Cérebro Gene encabeça a lista para fazer humanos, Humano

Por que os humanos têm cérebros tão grandes? Este mistério evolutivo tem desafiado os cientistas há séculos, mas alguns pesquisadores estão usando a genética, especificamente aqueles genes que só podem ser encontrados no Homo sapiens, para uma resposta.

ARHGAP11B, um gene encontrado apenas em humanos, é conhecido pelo seu papel na expansão do neocórtex, a parte do cérebro responsável por funções cognitivas mais elevadas, como a linguagem e o planejamento. Em experimentos detalhados em um novo estudo publicado hoje na revista Science, pesquisadores inseriram o gene nos fetos dos titis, que, como os humanos, são primatas, mas não carregam o gene. A equipe descobriu que após 101 dias, os neocórtices dos cérebros em desenvolvimento dos macacos eram maiores e tinham mais dobras no tecido do que os fetos de macacos normais sem o gene.

Dobrar mais dobras nessa parte do cérebro é importante porque essas dobras aumentam a área de superfície disponível para as células cerebrais, ou neurônios, sem tornar o cérebro muito grande para o crânio. Demonstrar que o gene humano cumpre um propósito similar no cérebro de outro primata fornece uma nova visão de como os humanos podem ter evoluído e pode apontar o caminho para tratamentos futuros para doenças cerebrais.

O cérebro, amplificado

O gene ARHGAP11B apareceu há cerca de 5 milhões de anos, não muito tempo após a divisão evolutiva entre chimpanzé e ancestrais humanos. Ele surgiu por mutação quando outro gene, ARHGAP11A, foi copiado, ou duplicado. No entanto, a versão de 5 milhões de anos do ARHGAP11B, conhecida como a versão “ancestral B”, não é a que os humanos têm hoje. Os cientistas pensam que outra mutação do ARHGAP11B ocorreu em ancestrais humanos entre 1,5 milhões e 500.000 anos atrás, criando o gene específico humano que os pesquisadores usaram em seu último estudo.

“Essa sequência específica humana é absolutamente essencial para a capacidade do gene de amplificar as células estaminais do cérebro relevantes em desenvolvimento”, diz Wieland Huttner do Instituto Max Planck de Biologia Celular Molecular, um dos autores do estudo.

Estudos anteriores mostraram efeitos semelhantes em ratos e furões modificados para ter a “nova versão B” do gene. Entretanto, o uso desses modelos animais significava que o gene não era necessariamente expresso da mesma forma que é expresso em humanos. O autor do estudo Michael Heide, também do Instituto Max Planck, diz que a equipe queria estudar um organismo modelo intimamente relacionado aos humanos, e as duas opções mais práticas eram o mico e o macaco.

“Pensamos que o mico seria o modelo melhor porque o neocórtex macaco tem muitas características que ele compartilha com o nosso neocórtex grande e dobrado. No entanto, o mico é liso e muito pequeno em tamanho”. Assim, qualquer mudança no tamanho e forma do neocórtex do mico seria fácil de ver.

Para introduzir o gene em embriões de macacos, os pesquisadores usaram um “lentivírus”, um portador de vírus que não pode se replicar. O lentivírus continha ARHGAP11B, bem como um marcador proteico que permitiria aos pesquisadores ver onde esse gene era expresso. Eles incluíram um gene promotor, ou uma seqüência de DNA que regula a expressão de genes específicos.

Debra Silver, um investigador do Duke University Institute for Brain Sciences, diz que os métodos dos pesquisadores neste estudo, melhorados a partir daqueles usados com ratos e furões, emprestam muito peso à significância dos resultados. “Um dos desafios é que você pode ter níveis anormalmente altos . É como levar um caminhão Mack para dirigir algo contra algo mais sutil como um Toyota”. A idéia é, com isso eles estão tentando se aproximar do que seria normalmente expresso no cérebro humano”

Além disso, diz Silver, o estudo demonstrou que um efeito predominante do gene, além de aumentar o tamanho e o número de dobras no neocórtex, é controlar a produção de certos neurônios que se desenvolvem mais tarde e são mais importantes para o processamento de pedidos mais altos.

Megan Dennis, que estuda a genética do cérebro humano na Universidade da Califórnia, Davis, MIND Institute, mas não estava envolvido no estudo, disse que esta pesquisa alcançou um passo importante ao provar o efeito do gene em um primata.

“Temos toda uma lista de genes que achamos que podem ser importantes no que nos torna unicamente humanos, mas muito raramente mostramos definitivamente que eles realmente são contribuintes”, diz Dennis. “E eu tenho que dizer que um estudo como este realmente traz o ARHGAP11B para o topo da lista como um gene que poderia muito bem ser importante no desenvolvimento do cérebro humano”

O que está por vir

Porque o ARHGAP11B cai em uma região do genoma humano que é conhecida por estar associada com incapacidade intelectual, esquizofrenia e epilepsia, aprendendo mais sobre como ele funciona também pode ser importante para a compreensão da doença. Por exemplo, cérebros humanos que se tornam muito grandes (macrocefalizados) podem sofrer um conjunto de distúrbios neurológicos e comportamentais, incluindo o autismo.

A compreensão de genes exclusivamente humanos como o ARHGAP11B também poderia ajudar no desenvolvimento de novos tipos de terapias. Os autores deste estudo sugerem que este gene tem potencial para ser útil no crescimento de células estaminais que poderiam ajudar a tratar doenças como a Parkinson, onde mutações claras foram identificadas.

Mas a idéia de usar o gene ou outros como ele para alterar a estrutura essencial e função do cérebro humano levanta uma série de preocupações éticas em torno de modelos de testes em animais e engenharia genética.

“Você tem que ser muito cuidadoso”, diz Huttner. “Se você faz manipulação genética em humanos, você só pode fazê-lo se for para curar uma doença onde você tem uma mutação anormal e você a traz de volta à sequência normal identificada. Só então. Mas para tentar ‘melhorar’ os humanos, de maneira nenhuma.”