Vitrificação preserva sinais de função em tecido cerebral congelado

Congelar profundamente um cérebro e trazê-lo de volta exatamente como era é uma daquelas ideias de ficção científica que parecem nunca desaparecer. O problema é que o cérebro é extraordinariamente delicado.

Mesmo quando células individuais conseguem sobreviver ao congelamento, recuperar a “orquestra” completa do funcionamento cerebral - neurónios disparando em padrões, células a produzir energia, circuitos a manterem flexibilidade - tem sido algo quase impossível.

Um novo estudo feito na Alemanha não promete um milagre. Ainda assim, ele apresenta um resultado concreto.

Ao recorrer a uma técnica de congelamento sem formação de gelo chamada vitrificação, os investigadores conseguiram congelar e descongelar tecido cerebral de ratos preservando vários sinais essenciais de função viva.

Isso ainda está muito longe de um “sono criogénico”, mas é um passo real para manter tecido cerebral íntegro sob frio extremo.

Congelar o cérebro normalmente destrói-o

O principal inimigo é o gelo. Quando a água congela e vira cristais, ela expande e cria estruturas pontiagudas capazes de deslocar ou perfurar a microarquitetura do cérebro.

E essa arquitetura é crucial, porque o cérebro não é apenas um conjunto de células: é fiação, membranas, sinapses e uma organização microscópica que precisa permanecer no lugar para que algo significativo volte a acontecer depois do descongelamento.

O autor principal do estudo, Alexander German, neurologista da Universidade de Erlangen–Nuremberg, destaca que o problema não se resume a cristais de gelo.

“Para além do gelo, temos de considerar várias questões, incluindo stress osmótico e toxicidade devido a crioprotetores”, disse.

Os crioprotetores são substâncias químicas usadas para proteger o tecido durante o congelamento. Eles ajudam a impedir a formação de gelo, mas também podem causar danos se a concentração for alta demais ou se o tecido ficar exposto por tempo excessivo.

Recuperar o funcionamento cerebral

Em vez de deixar o tecido congelar de forma comum, a equipa de German aplicou a vitrificação, um método que arrefece o material tão rapidamente que as moléculas ficam “presas” num estado desordenado, semelhante a vidro, antes de conseguirem formar cristais.

Em termos simples: a intenção é transformar a água do tecido em algo como um sólido tipo vidro, e não em gelo irregular e cortante.

“Se a função cerebral é uma propriedade emergente da sua estrutura física, como podemos recuperá-la a partir de uma paragem completa?”, perguntou German.

Os cientistas não queriam apenas verificar se as células “pareciam bem” após o descongelamento. O objetivo era observar se algum funcionamento cerebral relevante poderia reiniciar depois de o tecido ser levado a uma interrupção total, em temperaturas extremamente baixas.

Fatias finas de tecido cerebral congelado

A equipa começou com fatias finas de tecido cerebral de rato - com cerca de 350 micrômetros de espessura - que incluíam o hipocampo, uma região fortemente ligada à memória e à navegação espacial.

Antes do arrefecimento, as fatias foram pré-tratadas numa solução com químicos de criopreservação e, em seguida, arrefecidas rapidamente com nitrogénio líquido a −196 ºC.

Depois, o material foi armazenado a −150 ºC no estado vitrificado, semelhante a vidro, por períodos que variaram de dez minutos a sete dias.

Esse intervalo importa. Não foi um caso de “mergulhar e testar na hora”. O tecido permaneceu preservado tempo suficiente para que isso se aproxime de armazenamento real - e não apenas de um truque chamativo com temperatura.

Como foi a “sobrevivência” após o descongelamento

Após descongelar as fatias cerebrais em soluções aquecidas, os investigadores avaliaram várias camadas de funcionamento.

Ao microscópio, as membranas neuronais e sinápticas pareciam intactas. Isso é importante, porque membranas danificadas podem arruinar a sinalização mesmo quando as células tecnicamente “sobrevivem”.

A equipa também examinou as mitocôndrias, responsáveis pela produção de energia, para verificar se o metabolismo tinha sido comprometido. Os resultados foram animadores: a atividade mitocondrial sugeriu ausência de dano metabólico.

Em seguida, vieram os registos elétricos. Nessa etapa, os investigadores observaram que os neurónios ainda reagiam de forma quase normal, embora não perfeita.

Registos elétricos dos neurónios mostraram que, apesar de desvios moderados em comparação com células de controlo, as respostas dos neurónios a estímulos elétricos foram próximas do normal.

Isso tem peso na área, porque “as células estão vivas” é um patamar - mas “as células comportam-se como neurónios” é um patamar mais exigente.

Um processo ligado à memória continuou a funcionar

O hipocampo é frequentemente usado em investigação laboratorial porque os seus circuitos são bem compreendidos. Essa região também apresenta potenciação de longo prazo - um fortalecimento de conexões sinápticas considerado um mecanismo central por trás da aprendizagem e da memória.

No tecido descongelado, esses circuitos ainda exibiram potenciação de longo prazo. Isso obviamente não equivale a restaurar memória num animal vivo. Ainda assim, é um dos sinais funcionais mais sofisticados que se pode pedir num corte de tecido cerebral.

O resultado indica que o tecido não apenas “sobreviveu”: ele manteve parte da plasticidade de que circuitos cerebrais reais precisam.

Há também uma limitação inevitável: cortes de cérebro deterioram-se naturalmente depois de retirados do corpo, por isso a equipa só conseguiu acompanhá-los por algumas horas após o descongelamento.

Não se tratou de uma recuperação prolongada. Foi uma resposta à pergunta “a maquinaria volta a funcionar, pelo menos em algum grau?”.

Isto está perto da criopreservação humana?

Ainda não está perto da criopreservação humana. O estudo trabalhou com fatias finas, e não com cérebros inteiros - além de cérebros de rato serem minúsculos em comparação com cérebros humanos.

Órgãos maiores são mais difíceis de arrefecer e aquecer de modo uniforme; mudanças desiguais de temperatura podem rachar o tecido ou favorecer formação localizada de gelo.

Mrityunjay Kothari, investigador em engenharia mecânica na Universidade de New Hampshire, em Durham, considera o resultado um avanço genuíno, mas não um atalho para a ficção científica.

“Este tipo de progresso é o que, aos poucos, transforma a ficção científica em possibilidade científica”, disse.

Ao mesmo tempo, ele alerta que “aplicações como o armazenamento a longo prazo de grandes órgãos ou mamíferos continuam muito além das capacidades do estudo”.

Portanto, não: isso não significa “congelar uma pessoa e reanimá-la mais tarde”. Mas significa que os cientistas estão a melhorar a preservação de funções neurais delicadas sob frio profundo - algo que pode ter impacto em cenários muito mais próximos do que viagens no tempo.

Porque isto importa

German sugere que os resultados apontam para usos médicos futuros: proteger o cérebro durante doenças, ganhar tempo após lesões graves ou melhorar bancos de órgãos.

Esses são contextos em que até uma preservação parcial de função pode ter valor.

A principal conclusão não é que cérebros possam ser congelados e reiniciados como computadores. É que, com a química certa e a estratégia certa de congelamento e descongelamento, o tecido cerebral consegue manter mais função real do que os investigadores tinham conseguido preservar até agora.

Ainda é cedo. Ainda é frágil. Mas também é um sinal claro de que “paragem completa” não precisa significar “perda completa” - pelo menos, não todas as vezes.