A ciência talvez um dia nos ofereça maneiras de substituir partes do corpo danificadas ou doentes por versões artificiais - mas reproduzir órgãos e tecidos em laboratório continua a ser uma tarefa complexa.
Isso fica ainda mais evidente quando o objetivo envolve redes de vasos sanguíneos. Na escala dos capilares finíssimos, esses canais são microscópicos: podem medir apenas 0,005 milímetro (cerca de 34 vezes mais finos do que um fio de cabelo humano) e deixam as células do sangue passarem em fila única.
Pesquisadores liderados por uma equipa do MIT publicaram agora um estudo na PNAS descrevendo uma forma de produzir vasos sanguíneos em laboratório com um nível de precisão muito superior ao alcançado até aqui.
Acertar a arquitetura dos vasos (e, por consequência, o fluxo sanguíneo) é decisivo para que qualquer órgão ou tecido cultivado em laboratório funcione, já que os capilares irrigam o tecido e transportam oxigénio e nutrientes.
Por que os capilares são tão difíceis de reproduzir
A nova estratégia parte da aplicação de forças magnéticas que, de forma suave, esticam e tracionam células de vasos sanguíneos até à posição desejada.
"Tecidos saudáveis dependem de redes organizadas de vasos sanguíneos, mas os protocolos mais avançados não permitem fabricar essas redes dentro de tecidos engenheirados", afirma a engenheira mecânica Ritu Raman, do MIT.
"A capacidade de programar o crescimento de vasos sanguíneos com sinais físicos pode permitir a fabricação reprodutível e escalável de tecidos engenheirados que possam ser implantados no corpo para restaurar a função após doença debilitante ou lesão."
Como o chip magnético do MIT organiza vasos sanguíneos
O sistema usa um pequeno chip com células endoteliais (as células que revestem o interior dos vasos sanguíneos), cultivadas em laboratório e suspensas num gel de colagénio - proteína que é um dos principais “materiais de construção” do organismo.
Dentro do chip, os cientistas colocaram também um íman minúsculo. Em seguida, controlaram esse íman com vários ímanes externos, ajustando o campo magnético em três dimensões. Ao variar a força aplicada ao íman no chip, a equipa conseguiu orientar de que modo novos vasos se formavam.
A ideia é uma adaptação de uma abordagem que os mesmos investigadores já haviam usado anteriormente para produzir músculos e nervos artificiais.
Ao mudar a intensidade da tração magnética externa, foi possível controlar tanto o comprimento quanto a quantidade de novos vasos que surgiam. Ainda se trata de uma fase inicial, de protótipo, mas os primeiros resultados apontam para um caminho promissor.
"O principal recado é: esticar o vaso sanguíneo para a frente e para trás parece aumentar o número de novos capilares que crescem", diz Raman.
"As forças mecânicas têm um papel importante no nosso corpo. Isso significa que, se você quiser formar mais ou menos vasos, vasos mais curtos ou mais longos, ou vasos em determinadas direções, agora sabemos como fazer isso."
Angiogénese, limites das técnicas atuais e o gene PIEZO1
Do ponto de vista técnico, o nascimento de novos vasos chama-se angiogénese, mas as tentativas anteriores de reproduzir esse processo de maneira artificial não davam o controlo necessário.
Hoje, vasos sanguíneos podem ser impressos em 3D ou cultivados a partir de células isoladas em placas de Petri, em meios com nutrientes e outras substâncias químicas. Mesmo assim, os cientistas procuram alternativas que ofereçam maior precisão.
"Você pode tentar padronizar sinais químicos, como fatores de crescimento, para direcionar onde os vasos crescem, mas não consegue fazer isso com muita precisão", explica Raman.
"Assim, precisamos de outros tipos de sinais padronizáveis que possam ajudar a construir tecidos com vasos organizados."
A equipa também analisou o que está por trás do efeito observado. Eles repetiram os testes com células geneticamente modificadas para funcionar sem o gene PIEZO1.
Esse gene regula “porteiros celulares” - canais iónicos responsáveis por controlar o que entra e o que sai das células. Neste caso, trata-se de um tipo específico que reage à pressão mecânica. Quando o PIEZO1 foi desligado, formaram-se menos vasos, o que indica que a ativação desses canais iónicos é essencial.
Os próximos passos incluem verificar quão bem o sangue consegue, de facto, circular pelas artérias, veias e capilares criados com o chip, além de aplicar a técnica a órgãos e tecidos cultivados em laboratório em torno dessa estrutura vascular - começando pelo músculo.
"Agora estamos a investigar como padronizar com precisão o crescimento de vasos sanguíneos pode ajudar a melhorar a função muscular", afirma a engenheira biomédica Jessica Shah, do MIT.
O estudo foi publicado na PNAS.
Este artigo foi verificado quanto a factos por Clare Watson e editado por Rebecca Dyer. Embora levemos o nosso processo a sério, somos humanos. Se você notar algum erro, por favor, avise-nos.
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