The impact of antidepressants on human neurodevelopment: Brain organoids as experimental tools

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Marinho, Luciana Simoes Rafagnin ; Chiarantin, Gabrielly Maria Denadai ; Ikebara, Juliane Midori ; Cardoso, Debora Sterzeck ; de Lima-Vasconcellos, Theo Henrique ; Higa, Guilherme Shigueto Vilar ; Ferraz, Mariana Sacrini Ayres ; De Pasquale, Roberto ; Takada, Silvia Honda ; Papes, Fabio ; Muotri, Alysson R. ; Kihara, Alexandre Hiroaki

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: SEMINARS IN CELL & DEVELOPMENTAL BIOLOGY; v. 144, p. 10-pg., 2023-03-17.

Resumo

The use of antidepressants during pregnancy benefits the mother's well-being, but the effects of such substances on neurodevelopment remain poorly understood. Moreover, the consequences of early exposure to antidepres-sants may not be immediately apparent at birth. In utero exposure to selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) has been related to developmental abnormalities, including a reduced white matter volume. Several reports have observed an increased incidence of autism spectrum disorder (ASD) and attention deficit hyper-activity disorder (ADHD) after prenatal exposure to SSRIs such as sertraline, the most widely prescribed SSRI. The advent of human-induced pluripotent stem cell (hiPSC) methods and assays now offers appropriate tools to test the consequences of such compounds for neurodevelopment in vitro. In particular, hiPSCs can be used to generate cerebral organoids - self-organized structures that recapitulate the morphology and complex physiology of the developing human brain, overcoming the limitations found in 2D cell culture and experimental animal models for testing drug efficacy and side effects. For example, single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) and electrophysiological measurements on organoids can be used to evaluate the impact of antidepressants on the transcriptome and neuronal activity signatures in developing neurons. While the analysis of large-scale tran-scriptomic data depends on dimensionality reduction methods, electrophysiological recordings rely on temporal data series to discriminate statistical characteristics of neuronal activity, allowing for the rigorous analysis of the effects of antidepressants and other molecules that affect the developing nervous system, especially when applied in combination with relevant human cellular models such as brain organoids. (AU)

• Processo FAPESP: 19/17892-8 - Degeneração e desenvolvimento do sistema nervoso: o papel de processos epigenéticos
• Beneficiário: Alexandre Hiroaki Kihara
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/16268-6 - Impacto da neuroinflamação e da participação do eixo intestino-cérebro na mielinização em modelo de anóxia neonatal em roedores combinado à inflamação perinatal por ativação imune materna
• Beneficiário: Silvia Honda Takada
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/11451-7 - Síndrome de Pitt-Hopkins: estudos patofisiológicos e de terapia genética utilizando células e organoides cerebrais derivados de pacientes
• Beneficiário: Fabio Papes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/02035-0 - Análise descritiva e funcional dos receptores IP3R1 na patologia de retinose pigmentar usando como modelo animais camundongos C3H/HeJ
• Beneficiário: Théo Henrique de Lima Vasconcellos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 21/11969-9 - Papel de IP3R1 na neuroinflamação desencadeada pela retinose pigmentar
• Beneficiário: Théo Henrique de Lima Vasconcellos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 20/11667-0 - Alterações celulares e eletrofisiológicas no hipocampo causadas por processos neurodegenerativos relacionados com anóxia neonatal e epilepsia do lobo temporal
• Beneficiário: Alexandre Hiroaki Kihara
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/15024-9 - Fluxo de informação em rede de redes neuronais: oscilações, criticalidade e sinapses elétricas
• Beneficiário: Mariana Sacrini Ayres Ferraz
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/17329-3 - Caracterização da população de interneurônios e da atividade eletrofisiológica in vivo cortical e hipocampal de ratos adultos submetidos à anóxia neonatal
• Beneficiário: Juliane Midori Ikebara
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado