Tecnologia Científica

Novo método desenvolvido para redimensionar mini-órgãos usados ​​em pesquisas médicas
Engenheiros e cientistas desenvolveu um método de 'aumento' de organóides: coleções em miniatura de células que imitam o comportamento de vários órgãos e são ferramentas promissoras para o estudo da biologia humana e das doenças.
Por Sarah Collins - 09/02/2021


Projeção 3D de um agregado multi-organoide - Crédito: Catherine Dabrowska

Precisamos encontrar as condições certas para ajudar as células dos miniorgãos a se organizarem

Yan Yan Shery Huang

Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, usaram seu método para cultivar e cultivar uma 'mini-via aérea', a primeira vez que um organoide em forma de tubo foi desenvolvido sem a necessidade de qualquer suporte externo.

Usando um molde feito de um polímero especializado, os pesquisadores foram capazes de orientar o tamanho e a forma da minidia aérea, cultivada a partir de células-tronco de camundongo adulto, e removê-la do molde quando atingiu o ponto em que poderia se sustentar.

Enquanto os organoides usados ​​atualmente na pesquisa médica estão em escala microscópica, o método desenvolvido pela equipe de Cambridge poderia tornar possível o cultivo de versões em tamanho natural de órgãos. Seus resultados são publicados na revista Advanced Science .

Os organóides são minúsculos conjuntos de células tridimensionais que imitam o arranjo celular de órgãos totalmente desenvolvidos. Eles podem ser uma maneira útil de estudar a biologia humana e como isso pode dar errado em várias doenças e, possivelmente, como desenvolver tratamentos personalizados ou regenerativos. No entanto, montá-los em estruturas de órgãos maiores permanece um desafio.

Outras equipes de pesquisa experimentaram técnicas de impressão 3D para desenvolver miniorgãos maiores, mas muitas vezes requerem uma estrutura de suporte externa.

“Os miniorgãos são muito pequenos e altamente frágeis”, disse o Dr. Yan Yan Shery Huang, do Departamento de Engenharia de Cambridge, que co-liderou a pesquisa. “Para aumentá-los, o que aumentaria sua utilidade na pesquisa médica, precisamos encontrar as condições certas para ajudar as células a se organizarem”.

Huang e seus colegas propuseram uma nova abordagem de engenharia organoide chamada Multi-Organoid Patterning and Fusion (MOrPF) para cultivar uma versão em miniatura das vias respiratórias de um rato usando células-tronco. Usando essa técnica, os cientistas conseguiram uma montagem mais rápida de organóides em tubos de vias aéreas com passagens ininterruptas. As mini-vias aéreas cultivadas com a técnica de MOrPF mostraram potencial para aumentar para se adequar às estruturas de órgãos vivos em tamanho e forma, e mantiveram sua forma mesmo na ausência de um suporte externo.

A técnica MOrPF envolve várias etapas. Primeiro, um molde de polímero - como uma versão em miniatura de um bolo ou molde de geléia - é usado para dar forma a um aglomerado de muitos pequenos organóides. O cacho é liberado do molde após um dia e, em seguida, cultivado por mais duas semanas. O cluster torna-se uma única estrutura tubular, coberta por uma camada externa de células das vias aéreas. O processo de moldagem é longo o suficiente para que a camada externa das células forme um envelope ao redor de todo o cluster. Durante as duas semanas de crescimento, as paredes internas desaparecem gradualmente, levando a uma estrutura tubular oca.

“A maturação gradual das células é realmente importante”, disse o Dr. Joo-Hyeon Lee do Wellcome de Cambridge - MRC Cambridge Stem Cell Institute, que co-liderou a pesquisa. “As células precisam ser bem organizadas antes de podermos liberá-las para que as estruturas não entrem em colapso.”

O aglomerado organoide pode ser pensado como bolhas de sabão, inicialmente agrupadas para formar o formato do molde. Para se fundir em uma única bolha gigantesca do aglomerado de bolhas compactadas, as paredes internas precisam ser quebradas. No processo MOrPF, os aglomerados de organoides fundidos são liberados do molde para crescer em condições flutuantes e livres de andaimes, de modo que as células que formam as paredes internas do aglomerado fundido possam ser retiradas do aglomerado. O molde pode ser feito em diferentes tamanhos ou formas, para que os pesquisadores possam pré-determinar a forma do miniorgão acabado.

“O interessante é que, se você pensar sobre as bolhas de sabão, a grande bolha resultante é sempre esférica, mas as propriedades mecânicas especiais da membrana celular dos organóides fazem com que a forma fundida resultante preserve a forma do molde”, disse o coautor Professor Eugene Terentjev do Laboratório Cavendish de Cambridge.

A equipe afirma que seu método se aproxima muito do processo natural de formação de tubos de órgãos em algumas espécies animais. Eles têm esperança de que sua técnica ajude a criar órgãos biomiméticos para facilitar a pesquisa médica.

Os pesquisadores primeiro planejam usar seu método para construir um 'órgão em um chip' tridimensional, que permite o monitoramento contínuo em tempo real de células e pode ser usado para desenvolver novos tratamentos para doenças, reduzindo o número de animais usados ​​na pesquisa . Eventualmente, a técnica também poderia ser usada com células-tronco retiradas de um paciente, a fim de desenvolver tratamentos personalizados no futuro.

A pesquisa foi apoiada em parte pelo Conselho Europeu de Pesquisa, o Wellcome Trust e a Royal Society.

 

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