Cientistas usam o ambiente 3D para acelerar o crescimento de células-tronco
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Por cerca de uma década, os cientistas conseguiram transformar células maduras em células-tronco.
O processo envolve a inserção de um punhado de genes no núcleo de uma célula já diferenciada, como uma célula de pele. Esses genes dizem que a célula retorna a um estado primordial, indiferenciado, como os encontrados em embriões precoce.
Publicidade PublicidadeEssas células são chamadas de células-tronco pluripotentes induzidas, ou células iPS, e sua capacidade de se transformar em qualquer célula no corpo humano significa que eles têm um enorme potencial científico e terapêutico.
Mas a técnica de laboratório que os cientistas atualmente usam para criar células iPS leva muito tempo e não produz muitas células. Esse é um grande obstáculo para a pesquisa.
Este mês, um grupo de pesquisadores suíços anunciou que pode ter encontrado uma maneira de acelerar as coisas e permitir que abandonem a placa de Petri.
"O que atualmente temos disponível é esta superfície de plástico bidimensional que muitas, muitas células-tronco realmente não gostam de nada", disse Matthias Lutolf, Ph. D., professor da Ecole Polytechnique Federale de Lausanne na Suíça e autor sênior do estudo, que foi publicado na revista Nature Materials.
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Going 3-D For Better Growth
Lutolf disse à Healthline que ele e sua equipe hipotetizaram que as células pluripotentes se comportariam de forma diferente se estivessem em um ambiente que melhor imitasse as condições tridimensionais do corpo humano.
No corpo, as células são suspensas em uma rede de colágeno e outras moléculas conhecidas como matriz extracelular. A equipe poderia mais ou menos aproximar este ambiente com um polímero humano conhecido como um gel PEG (polietilenoglicol).
O que eles descobriram foi que as células de ratos e humanos crescidas no gel se transformaram em células iPS de forma mais eficiente e mais rápida do que as células cultivadas em uma placa de Petri. De fato, as células de gel se transformaram na metade do tempo que levaram células cultivadas em um prato.
Sua inovação poderia ser uma verdadeira vantagem para cientistas de células-tronco, disse Kevin Whittlesey, um oficial sênior de ciência no Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia.
Estamos falando de curas, não de tratamentos. Kevin Whittlesey, Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia Atualmente, leva meses para cultivar células iPS no laboratório e meses além disso para produzir as células específicas que um cientista pode querer na quantidade necessária para a pesquisa, disse ele. E isso significa pagar por muitos equipamentos de laboratório caros.
Publicidade Publicidade"Em qualquer um desses processos de fabricação, o tempo é dinheiro", disse Whittlesey à Healthline.
Se o processo pudesse ser ampliado, a recompensa é potencialmente enorme - e não apenas financeiramente.
Teoricamente, os cientistas do futuro poderiam levar as células da pele de um paciente, transformá-las em células-tronco e, em seguida, cultivar qualquer tecido que o paciente precise. Isso resultaria em transplantes de órgãos que são uma combinação perfeita entre doador e destinatário - porque eles são a mesma pessoa.
Anúncio"Estamos falando de curas e não de tratamentos", disse Whittlesey.
Até agora, as terapias com células-tronco mostraram algum sucesso no tratamento de pacientes com esclerose múltipla e no crescimento de cartilagens, ossos e rins em modelos animais.
Advertisement PublicidadeAmbas as células embrionárias e iPS também podem ser usadas para estudar doenças no nível celular e para testar medicamentos para efeitos colaterais no laboratório antes de administrá-los aos pacientes.
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Problemas que precisam de correções
Mas ainda existem muitas barreiras que separam pacientes de curas de células-tronco.
PublicidadePor definição, as células estaminais se dividem sem controle, assim como células cancerosas. A introdução de células-tronco indiferenciadas em um paciente colocaria o paciente em risco de câncer.
Além disso, as células-tronco embrionárias e iPS são notoriamente difíceis de controlar. Mesmo as linhas de células derivadas da mesma célula-mãe - que devem ser geneticamente idênticas - podem se comportar de forma diferente do que uma da outra. Algumas linhagens celulares são muito melhores do que outras para se tornar certos tecidos. Ninguém entende realmente o porquê.
Advertisement PublicidadeO experimento de gel não aborda nenhum desses problemas. Lutolf explica que sua equipe simplesmente mostrou "prova de princípio" que o gel pode ser usado com sucesso para fabricar células-tronco, embora não estejam exatamente com certeza porque funciona tão bem.
Ele suspeita que tem a ver com a forma como as células são moldadas à medida que crescem.
"Ao usar um ambiente tridimensional, classificamos células de força mecanicamente para crescer como células-tronco", disse Lutolf.
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Round é melhor do que Flat
As células da pele a partir das quais as células iPS são derivadas são muito mais planas do que as células-tronco. O plano amplo de uma placa de Petri encoraja as células a se espalharem como suas células de pele originais.
Mas na matriz de gel, as células jovens impressionáveis são confinadas em todos os lados, criando um ambiente muito mais adequado para células-tronco redondas do que células planas da pele.
Nós pensamos que isso realmente vai mudar a forma como as pessoas descobrem drogas e testam drogas. Matthias Lutolf, Ecole Polytechnique Federale de LausanneEsta não é a primeira vez que as células foram cultivadas em ambientes 3D. Na verdade, os cientistas criaram órgãos em miniatura, permitindo que as células-tronco se auto-organizassem em matrizes de gel. Um laboratório holandês criou um truque em miniatura desta maneira em 2009.
Essa descoberta inspirou Lutolf a se aproximar da investigação desses órgãos em miniatura, também conhecidos como "organoids"."
" Pensamos que isso realmente vai mudar a forma como as pessoas descobrem drogas e testam drogas ", disse ele.
E talvez, algum dia, trate pacientes.
