Intestinos, retina, fígado ou mesmo pulmões… Este século é marcado pelo aparecimento de modelos tridimensionais de vários órgãos, cujo trabalho de fundação remonta a 2010, com a criação de organóides intestinais derivados de células estaminais. Mas o que eles contribuíram para a pesquisa? “Esses modelos representam um avanço na avaliação da eficácia de potenciais tratamentos. resume Muriel Vayssade, professora da Universidade de Tecnologia de Compiègne. “Na verdade, os actuais modelos pré-clínicos, in vitro numa placa de Petri e in vivo, carecem de relevância fisiológica e, em última análise, nem sempre são adequados para reproduzir os distúrbios ligados a doenças respiratórias, por exemplo.
Os primeiros não representam a complexidade da estrutura tridimensional dos órgãos e os segundos dizem respeito a modelos animais. A equipa de Diana Klein, primeira autora do estudo e investigadora da Universidade de Duisburg-Essen (Alemanha), sublinha particularmente que o trato respiratório e as características das doenças crónicas em modelos animais habitualmente utilizados em estudos pré-clínicos não reproduzem fielmente as dos seres humanos. Daí o interesse em ter acesso a modelos reduzidos e simplificados de órgãos que reproduzam mais funções.
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E os organoides são muito mais do que apenas modelos 3D. Seu principal interesse reside na possibilidade de criá-los a partir das células do paciente. “Podemos modelar a doença de um paciente em laboratório e testar terapias existentes e disponíveis para identificar aquelas que são mais eficazes, observando a resposta das próprias células. Estamos falando de medicina personalizada.”indica Muriel Vayssade. Com a sua equipa, está a trabalhar nomeadamente num modelo que combina pulmão e fígado, que visa avaliar a toxicidade de moléculas terapêuticas.
Um biorreator eficiente
Porém, o uso de organoides pulmonares é muito limitado devido à sua complexidade e fragilidade. Portanto, eles raramente são usados em ensaios pré-clínicos. Mas os investigadores da Universidade de Duisburg-Essen estão a dar um salto em frente ao propor um método particularmente eficaz para os conceber. “Partimos de uma célula-tronco e a multiplicamos: as células se desenvolvem em uma placa de Petri,” diz Diana Klein. “Depois de terem proliferado o suficiente, nós os separamos da caixa e os “animamos” para formar pequenos agregados celulares.”
Para fazer isso, os cientistas colocam as células em um prato antiaderente, onde elas se aglomeram. “As estruturas são então tratadas com diferentes fatores de crescimento, substâncias normalmente encontradas nos pulmões ou durante o desenvolvimento. Na presença destas substâncias, as células diferenciam-se em vários tipos de células presentes nos pulmões. ela acrescenta. Nesta fase, os agregados celulares ainda não possuem os alvéolos e vias aéreas característicos dos pulmões. Eles passarão quatro semanas em um biorreator, um tanque equipado com uma membrana continuamente agitada, antes que essas estruturas se formem. E o resultado é conclusivo. Muito semelhantes aos organoides desenhados “à mão”, desenvolveram os mesmos tipos de células, nomeadamente epiteliais e alveolares, embora em proporções ligeiramente diferentes.
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“O melhor resultado por enquanto, simplesmente, é que funciona,” alegra-se Diana Klein. “Isto significa que, em princípio, é possível produzir organoides pulmonares através de um processo automatizado.“Seu próximo trabalho deverá permitir ajustar os fatores de desenvolvimento organoide para que reproduzam melhor as condições fisiológicas reais, em particular a proporção de diferentes tipos de células pulmonares.”Mas os organoides já possuem estruturas bronquiolares e alveolares bem realistas! É claro que não há fluxo sanguíneo, o que significa que as condições são relativamente estáticas. Estes sistemas podem ainda não ser tão complexos como um organismo inteiro, mas a sua força reside na sua composição: as células do paciente.“