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IMPRIMINDO ÓRGÃOS E SALVANDO VIDAS!

IMPRIMINDO ÓRGÃOS E SALVANDO VIDAS!

Edição Vol. 3, N. 9, 19 de Abril de 2016

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2016.04.20.005

Uma incrível pesquisa detalha como os cientistas estão se aproximando da incorporação de redes vasculares em tecidos humanos de pequena espessura, o que poderia resultar na reparação e regeneração de tecidos – e, finalmente, mesmo a substituição de órgãos inteiros.

Uma equipe do Instituto Wyss para Engenharia Inspirada na Biologia da Universidade de Harvard e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Harvard John A. Paulson (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University and the Harvard John A. Paulson School for Engineering and Applied Sciences, SEAS), liderada pela Profa. Dra. Jennifer A. Lewis, inventou um método para a impressão de tecidos em 3 dimensões (3-D bioprinting). É a construção de tecidos finos e vascularizados. A rede vasculatória, ou rede de vasos sanguíneos, é que permite que fluidos, nutrientes e fatores de crescimento das células sejam perfundidos uniformemente por todo o tecido, permitindo que ele cresça.

Este trabalho amplia as capacidades e os recursos da plataforma de bioprinting (impressão de tecidos) de multimateriais para tecidos humanos mais espessos, trazendo-nos um passo mais perto de criar arquiteturas para a reparação e regeneração tecidual.

No estudo, Lewis e sua equipe mostraram que a sua bioimpressão 3-D de tecidos vascularizados pode prosperar e funcionar como arquiteturas de tecido vivo para além de seis semanas (1).

Até hoje, dimensionar a construção de tecidos humanos que tenha uma variedade de tipos celulares tem sido limitada por uma incapacidade de se incorporar redes vasculares que possam sustentar a vida. Baseados em seus trabalhos anteriores, Lewis e sua equipe já aumentaram o limite de espessura do tecido em quase dez vezes, preparando o terreno para futuros avanços em engenharia e reparação tecidual. O método combina canalização vascular com células vivas e uma matriz extracelular, permitindo que as estruturas funcionem como tecidos vivos (1).

Como um exemplo do que pode ser feito com a tecnologia, a equipe de Lewis imprimiu um tecido com 1 centímetro de espessura contendo células-tronco da medula óssea humana rodeadas por tecido conjuntivo (Figura 1). Através do bombeamento de fatores de crescimento ósseo através do suporte da vasculatura alinhada com as mesmas células endoteliais encontradas em vasos sanguíneos humanos, os cientistas induziram as células para se diferenciarem em células ósseas ao longo de um mês, de acordo com o estudo (1). Outros estudos usam somente células-tronco, porém, se tem um arcabouço para que elas possam crescer e se diferenciarem, esse novo tecido (arcabouço+células) forma um nicho adequado para o estabelecimento do novo tecido (vide mais em (2, 3) http://www.nanocell.org.br/construindo-orgaos/).

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Figura 1: Uma imagem de microscopia confocal mostra uma secção transversal de um tecido vascularizado produzido pela impressão em 3-D. A barra mede 1 cm de espessura. O movimento para o desenvolvimento de células do osso, por meio da diferenciação de células-tronco, pode ser vista depois de um mês de perfusão ativa de fluidos, nutrientes e fatores de crescimento celular. A estrutura foi fabricada usando a estratégia bioprinting 3-D ou impressão em 3 Dimensões, inventado por Jennifer Lewis e sua equipe no Instituto Wyss e SEAS Harvard.

Ter a vasculatura nos tecidos é essencial para sustenta-lo quando integrados ao corpo humano, tornando-o funcional. Este era exatamente o problema até agora, que a bioengenharia tinha dificuldade em construir tecidos espessos, faltando um método para incorporar as redes vasculares. Crédito: Lewis Lab / Instituto Wyss na Universidade de Harvard

Esta pesquisa ajudará a estabelecer a compreensão científica fundamental exigida para a bioimpressão de tecidos vivos vascularizados. Pesquisas como esta permite o uso mais amplo de tecidos 3-D humanos para a determinação de testes de segurança de drogas e ensaios de toxicidade, e, em última instância, para a reparação e regeneração tecidual.

O novo método de bioimpressão 3-D de Lewis usa uma impressa molde customizada de silicone para abrigar a estrutura do tecido impresso. Dentro deste molde, as camadas de canais vasculares feitas de Pluronic (um material que se liquefaz à temperatura de refrigerador) e células-tronco vivas são interdigitadas, como dedos cruzados. Uma matriz celular é pulverizada em torno desta estrutura, e se solidifica. Todo o dispositivo é, em seguida, refrigerado antes que o Pluronic se transforme em líquido e é aspirado para fora por um vácuo. Isto cria canais através dos quais o líquido contendo células endoteliais, o oxigênio, nutrientes e fatores de crescimento – basicamente, o sangue simulado – pode fluir.

O material bioimpresso pode ser usado para criar culturas de tecidos vivos, bem como para dirigir diretamente o crescimento de tecido, tais como diferenciação de células-tronco. Para alcançar uma variedade de formas, espessuras e composição tecidual, a forma do chip de silicone impresso pode ser personalizada e o material celular de impressão pode ser ajustado para incluir uma variedade de tipos celulares. Em outras palavras, este novo método cria um ambiente para tecido 3D vivo, totalmente controlável.

Ter a vasculatura pré-fabricada dentro do tecido permite o aumento da funcionalidade das células na profundidade do tecido, e nos dá a capacidade de modular as funções celulares através do uso de substâncias perfusíveis, tais como os fatores de crescimento.

Jennifer e sua equipe estão mudando o paradigma no campo da engenharia de tecidos com base na sua abordagem de bioimpressão. A capacidade para construir tecidos vivos 3-D vascularizados de baixo para cima fornece um modo potencial para se formar substituições de tecidos funcionais em macroescalas, que podem ser ligadas cirurgicamente para os próprios vasos sanguíneos do corpo, proporcionando perfusão imediata destes tecidos artificiais e, assim, aumentar consideravelmente a sua probabilidade de sobrevivência. Isto supera muito dos problemas que impediram o sucesso clínico da engenharia de tecidos no passado.

Fonte: Harvard Gazette; Adaptado de um comunicado de imprensa Wyss Institute escrito por Kat J. McAlpine, Wyss Institute Communications.

Referências

1.D. B. Kolesky, K. A. Homan, M. A. Skylar-Scott and J. A. Lewis: Three-dimensional bioprinting of thick vascularized tissues. Proc Natl Acad Sci U S A, 113(12), 3179-84 (2016) doi:10.1073/pnas.1521342113

2.R. R. Resende: TRATAMENTO COM CÉLULAS TRONCO PARA DOENÇAS DIVERSAS. Nanocell News, 3(1) (2015) doi:http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.10.13.001

3.B. R. Sousa, A. R. Araújo and R. R. Resende: Construindo órgãos! Nanocell News, 1(1) (2013) doi:http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2013.10.07.006

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