A partir de c�lulas sangu�neas humanas, pesquisadores brasileiros conseguiram obter organoides hep�ticos – ou minif�gados – capazes de exercer as fun��es t�picas do �rg�o, como produ��o de prote�nas vitais, secre��o e armazenamento de subst�ncias. A inova��o permite a produ��o de tecido hep�tico no laborat�rio em apenas 90 dias e pode se tornar, no futuro, uma alternativa ao transplante de �rg�os.

No estudo, realizado no Centro de Pesquisa�sobre o Genoma Humano e C�lulas-Tronco (CEGH-CEL) – um Centro de Pesquisa, Inova��o e Difus�o (CEPID) financiado pela FAPESP na Universidade de S�o Paulo (USP) –, foram combinadas t�cnicas de bioengenharia, como reprograma��o celular e produ��o de c�lulas-tronco pluripotentes, com a bioimpress�o 3D. A estrat�gia permitiu que o tecido produzido pela impressora mantivesse as fun��es hep�ticas por um per�odo mais longo que o registrado em trabalhos anteriores de outros grupos.

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“Ainda existem etapas a serem alcan�adas at� obtermos um �rg�o completo, mas estamos em um caminho muito promissor. � poss�vel que, em um futuro pr�ximo, em vez de esperar por um transplante de �rg�o seja poss�vel pegar a c�lula da pr�pria pessoa e reprogram�-la para construir um novo f�gado em laborat�rio. Outra vantagem importante � que, como s�o c�lulas do pr�prio paciente, a chance de rejei��o seria, em teoria, zero”, disse Mayana Zatz, coordenadora do CEGH-CEL e coautora do artigo publicado na revista Biofabrication .

A inova��o do estudo est� na forma de incluir as c�lulas na biotinta usada para formar o tecido na impressora 3D. “Em vez de imprimir c�lulas individualizadas, desenvolvemos uma maneira de agrup�-las antes da impress�o. S�o esses ‘gruminhos’ de c�lulas, ou esferoides, que constituem o tecido e mant�m a sua funcionalidade por muito mais tempo”, explicou Ernesto Goulart, p�s-doutorando do Instituto de Bioci�ncias da USP e primeiro autor do artigo.

Desse modo, evita-se um problema comum � maioria das t�cnicas de bioimpress�o de tecidos humanos: a perda paulatina do contato entre as c�lulas e, consequentemente, da funcionalidade do tecido.

No estudo, a forma��o dos esferoides ocorre j� no processo de diferencia��o, quando as c�lulas pluripotentes s�o transformadas em c�lulas do tecido hep�tico (hepat�citos, c�lulas vasculares e mesenquimais). “Come�amos o processo de diferencia��o j� com as c�lulas agrupadas. Elas s�o cultivadas em agita��o e espontaneamente formam agrupamentos”, disse Goulart.

Um f�gado em 90 dias

De acordo com os pesquisadores, o processo completo – desde a coleta do sangue do paciente at� a obten��o do tecido funcional – demora aproximadamente 90 dias e pode ser dividido em tr�s etapas: diferencia��o, impress�o e matura��o.

Inicialmente, os pesquisadores reprogramam as c�lulas sangu�neas para que regridam a um est�gio de pluripot�ncia caracter�stico de c�lula-tronco (c�lulas-tronco pluripotentes induzidas ou iPS, t�cnica que rendeu o Nobel de Medicina ao cientista japon�s Shinya Yamanaka, em 2012). Em seguida, induzem a diferencia��o em c�lulas hep�ticas.

Os esferoides s�o ent�o misturados � biotinta, uma esp�cie de hidrogel, e impressos. As estruturas resultantes passam por um per�odo de matura��o em cultura que dura 18 dias.

“A deposi��o dos esferoides durante a impress�o ocorre em tr�s eixos, algo necess�rio para o material ganhar volume e o tecido ter sustenta��o. Depois � feita uma rea��o de reticula��o para que a impress�o – que tem a consist�ncia de um gel – enrije�a a ponto de ser manipulada ou at� mesmo suturada”, disse Goulart.

A maioria dos m�todos dispon�veis para impress�o de tecidos vivos usa imers�o e dispers�o celular dentro de um hidrogel para recapitular o microambiente e a funcionalidade do tecido. No entanto, provou-se que, ao fazer a dispers�o c�lula a c�lula, a tend�ncia � que ocorra a perda de contato celular e de funcionalidade.

“� um processo um pouco traum�tico para as c�lulas, que necessitam de um tempo para se acostumar com o ambiente e ganhar funcionalidade. Nessa etapa, elas ainda n�o s�o um tecido, pois est�o dispersas, mas, como pudemos constatar, j� t�m a capacidade de desintoxicar o sangue e tamb�m de produzir e secretar albumina [prote�na produzida exclusivamente pelo f�gado], por exemplo”, disse Goulart � Ag�ncia FAPESP.

No estudo, os pesquisadores desenvolveram os minif�gados usando como mat�ria-prima c�lulas de sangue de tr�s volunt�rios. Foram comparados marcadores relacionados � funcionalidade, como a manuten��o de contato celular, produ��o e libera��o de prote�nas. “Os esferoides funcionam muito melhor do que os obtidos por dispers�o c�lula a c�lula. Como previsto, durante a matura��o, eles n�o tiveram os marcadores de fun��o hep�tica reduzidos”, disse.

Embora o estudo tenha se limitado � produ��o de f�gados em miniatura, Goulart acredita ser poss�vel a produ��o de �rg�os inteiros no futuro, que poderiam ser transplantados. “Fizemos em uma escala m�nima, mas com investimento e interesse�� muito f�cil 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.

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