Pesquisadores Compartilham Plano para “Inteligência de Organoides” e “Biocomputador”

Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins compartilharam seu plano para “inteligência de organoides”. A equipe está trabalhando para criar um “biocomputador” alimentado por células do cérebro humano, que acredita que poderia expandir exponencialmente as capacidades da computação moderna e criar novos campos de estudo.

O estudo foi publicado no jornal Frontiers in Science.

O Surgimento da Biocomputação

Thomas Hartung é professor de ciências ambientais e de saúde na Escola de Saúde Pública Bloomberg e na Escola de Engenharia Whiting, ambos da Universidade Johns Hopkins. Ele está liderando o projeto.

“A computação e a inteligência artificial têm impulsionado a revolução tecnológica, mas estão alcançando um teto,” disse Hartung. “A biocomputação é um esforço enorme para compactar o poder computacional e aumentar sua eficiência para ultrapassar os limites tecnológicos atuais.”

Por quase duas décadas, os pesquisadores têm utilizado pequenos organoides, tecidos cultivados em laboratório que se assemelham a órgãos completamente desenvolvidos, para experimentar rins, pulmões e outros órgãos sem recorrer a testes em humanos ou animais. Hartung e colegas da Universidade Johns Hopkins têm trabalhado mais recentemente com organoides cerebrais, esferas do tamanho de um ponto de caneta com neurônios e outras características que prometem sustentar funções básicas como aprender e lembrar.

“Isso abre caminho para a pesquisa sobre como o cérebro humano funciona,” disse Hartung. “Porque você pode começar a manipular o sistema, fazer coisas que não pode fazer eticamente com cérebros humanos.”

Hartung começou a cultivar e montar células cerebrais em organoides funcionais em 2012, utilizando células de amostras de pele humanas reprogramadas para um estado semelhante ao de células-tronco embrionárias. Cada organoide contém cerca de 50.000 células, aproximadamente do tamanho do sistema nervoso de uma mosca. Agora, ele visa construir um computador futurista com esses organoides cerebrais.

Imagem ampliada de um organoide cerebral produzido no laboratório de Thomas Hartung, tingido para mostrar neurônios em magenta, núcleos celulares em azul e outras células de suporte em vermelho e verde. Imagem: Jesse Plotkin/Universidade Johns Hopkins

Construindo um Computador Futurista com Organoides Cerebrais

De acordo com Hartung, computadores que funcionam com esse “hardware biológico” poderiam começar a aliviar as demandas de consumo de energia da supercomputação que estão se tornando cada vez mais insustentáveis. Embora os computadores processem cálculos envolvendo números e dados mais rapidamente do que os humanos, os cérebros são muito mais inteligentes ao tomar decisões lógicas complexas, como distinguir um cão de um gato.

“Pode levar décadas até que alcancemos o objetivo de algo comparável a qualquer tipo de computador,” disse Hartung. “Mas se não começarmos a criar programas de financiamento para isso, será muito mais difícil.”

A inteligência de organoides também poderia revolucionar a pesquisa de testes de drogas para distúrbios do desenvolvimento neurológico e neurodegeneração.

Lena Smirnova é professora assistente de saúde ambiental e engenharia na Universidade Johns Hopkins e co-lidera as investigações.

“Queremos comparar organoides cerebrais de doadores tipicamente desenvolvidos com organoides cerebrais de doadores com autismo,” disse Lena. “As ferramentas que estamos desenvolvendo para a computação biológica são as mesmas que nos permitirão entender as alterações nas redes neurais específicas para o autismo, sem precisar usar animais ou acessar pacientes, para que possamos entender os mecanismos subjacentes de por que os pacientes têm esses problemas de cognição e deficiências.”

Para avaliar as implicações éticas de trabalhar com inteligência de organoides, um consórcio diversificado de cientistas, bioeticistas e membros do público foi incorporado à equipe.