Saúde & Bem-EstarPesquisadores criam minifígado funcional por impressão 3D

A partir de células sanguíneas humanas, pesquisadores brasileiros conseguiram obter minifígados capazes de exercer as funções típicas do órgão.
Maria Fernanda Ziegler, Agência FAPESP3 semanas atrásTécnica desenvolvida no Centro de Pesquisa sobre o Genoma Humano e Células-Tronco – um CEPID da FAPESP na USP – permite a produção de tecido hepático no laboratório em apenas 90 dias e pode se tornar uma alternativa à doação de órgãos no futuro (foto: Daniel Antonio / Agência FAPESP)
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A partir de células sanguíneas humanas, pesquisadores brasileiros conseguiram obter organoides hepáticos – ou minifígados – capazes de exercer as funções típicas do órgão, como produção de proteínas vitais, secreção e armazenamento de substâncias. A inovação permite a produção de tecido hepático no laboratório em apenas 90 dias e pode se tornar, no futuro, uma alternativa ao transplante de órgãos.

No estudo, realizado no Centro de Pesquisa sobre o Genoma Humano e Células-Tronco (CEGH-CEL) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP na Universidade de São Paulo (USP) –, foram combinadas técnicas de bioengenharia, como reprogramação celular e produção de células-tronco pluripotentes, com a bioimpressão 3D. A estratégia permitiu que o tecido produzido pela impressora mantivesse as funções hepáticas por um período mais longo que o registrado em trabalhos anteriores de outros grupos.

“Ainda existem etapas a serem alcançadas até obtermos um órgão completo, mas estamos em um caminho muito promissor. É possível que, em um futuro próximo, em vez de esperar por um transplante de órgão seja possível pegar a célula da própria pessoa e reprogramá-la para construir um novo fígado em laboratório. Outra vantagem importante é que, como são células do próprio paciente, a chance de rejeição seria, em teoria, zero”, disse Mayana Zatz, coordenadora do CEGH-CEL e coautora do artigo publicado na revista Biofabrication .

A inovação do estudo está na forma de incluir as células na biotinta usada para formar o tecido na impressora 3D. “Em vez de imprimir células individualizadas, desenvolvemos uma maneira de agrupá-las antes da impressão. São esses ‘gruminhos’ de células, ou esferoides, que constituem o tecido e mantêm a sua funcionalidade por muito mais tempo”, explicou Ernesto Goulart, pós-doutorando do Instituto de Biociências da USP e primeiro autor do artigo.

Desse modo, evita-se um problema comum à maioria das técnicas de bioimpressão de tecidos humanos: a perda paulatina do contato entre as células e, consequentemente, da funcionalidade do tecido.

No estudo, a formação dos esferoides ocorre já no processo de diferenciação, quando as células pluripotentes são transformadas em células do tecido hepático (hepatócitos, células vasculares e mesenquimais). “Começamos o processo de diferenciação já com as células agrupadas. Elas são cultivadas em agitação e espontaneamente formam agrupamentos”, disse Goulart.

Um fígado em 90 dias

De acordo com os pesquisadores, o processo completo – desde a coleta do sangue do paciente até a obtenção do tecido funcional – demora aproximadamente 90 dias e pode ser dividido em três etapas: diferenciação, impressão e maturação.

Inicialmente, os pesquisadores reprogramam as células sanguíneas para que regridam a um estágio de pluripotência característico de célula-tronco (células-tronco pluripotentes induzidas ou iPS, técnica que rendeu o Nobel de Medicina ao cientista japonês Shinya Yamanaka, em 2012). Em seguida, induzem a diferenciação em células hepáticas.

Os esferoides são então misturados à biotinta, uma espécie de hidrogel, e impressos. As estruturas resultantes passam por um período de maturação em cultura que dura 18 dias.

“A deposição dos esferoides durante a impressão ocorre em três eixos, algo necessário para o material ganhar volume e o tecido ter sustentação. Depois é feita uma reação de reticulação para que a impressão – que tem a consistência de um gel – enrijeça a ponto de ser manipulada ou até mesmo suturada”, disse Goulart.

A maioria dos métodos disponíveis para impressão de tecidos vivos usa imersão e dispersão celular dentro de um hidrogel para recapitular o microambiente e a funcionalidade do tecido. No entanto, provou-se que, ao fazer a dispersão célula a célula, a tendência é que ocorra a perda de contato celular e de funcionalidade.

“É um processo um pouco traumático para as células, que necessitam de um tempo para se acostumar com o ambiente e ganhar funcionalidade. Nessa etapa, elas ainda não são um tecido, pois estão dispersas, mas, como pudemos constatar, já têm a capacidade de desintoxicar o sangue e também de produzir e secretar albumina [proteína produzida exclusivamente pelo fígado], por exemplo”, disse Goulart à Agência FAPESP.

No estudo, os pesquisadores desenvolveram os minifígados usando como matéria-prima células de sangue de três voluntários. Foram comparados marcadores relacionados à funcionalidade, como a manutenção de contato celular, produção e liberação de proteínas. “Os esferoides funcionam muito melhor do que os obtidos por dispersão célula a célula. Como previsto, durante a maturação, eles não tiveram os marcadores de função hepática reduzidos”, disse.

Embora o estudo tenha se limitado à produção de fígados em miniatura, Goulart acredita ser possível a produção de órgãos inteiros no futuro, que poderiam ser transplantados. “Fizemos em uma escala mínima, mas com investimento e interesse é muito fácil de escalonar”, disse.

O artigo 3D bioprinting of liver spheroids derived from human induced pluripotent stem cells sustain liver function and viability in vitro (doi: 10.1073/pnas.1904384116), de Ernesto Goulart, Luiz Carlos de Caires-Junior, Kayque Alves Telles-Silva, Bruno Henrique Silva Araujo, Silvana Aparecida Rocco, Mauricio Sforca, Irene Layane de Sousa, Gerson Shigeru Kobayashi, Camila Manso Musso, Amanda Faria Assoni, Danyllo Oliveira, Elia Caldini, Silvano Raia, Peter I Lelkes e Mayana Zatz, pode ser lido em iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ab4a30.

 

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

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