Pesquisadores utilizam células-tronco para testar medicamentos, o que pode reduzir os testes em animais no futuro

Atualmente, para se desenvolver um medicamento, o procedimento é demorado e caro, variando entre 10 e 15 anos. Um dos motivos para que isto ocorra é o uso de animais como modelos para os testes. Apesar das semelhanças, as diferenças fisiológicas que existem entre as espécies animais e os humanos impossibilitam avaliar com precisão a respostas do organismo às drogas testadas.

Buscando alternativas, pesquisadores da Universidade da Califórnia estão testando um modelo em que utilizam células-tronco humanas pluripotentes induzidas (conhecidas pela sigla em inglês hiPSCs) em um modelo de cultivo em 3D, que simula as condições encontradas no tecido vivo.

Uma breve explicação sobre as células-tronco induzidas (iPSCs)

Essas células-tronco são derivadas de células somáticas (como as que formam a pele, por exemplo), mas que foram “forçadas” a manifestar as características de uma célula-tronco pluripotente (que tem a capacidade de se transformar em quase todos os tecidos do corpo humano), depois de passar por um processo de indução. Portanto, estas células podem ser obtidas de um indivíduo adulto! Então, teoricamente, com essas células seria possível recriar em laboratório um órgão novo para quem precisa de um transplante, totalmente compatível com o organismo do paciente! Ou então utilizar essas células em terapia celular, para recuperar algum órgão que está lesionado!

A PESQUISA

Voltando à pesquisa californiana, a ideia desses cientistas é a seguinte: “Se criarmos um modelo que imita um tecido humano, com uma microcirculação (fazendo um papel parecido com o dos vasos sanguíneos) para levar os nutrientes e o oxigênio necessários para a sobrevivência das células, e nele colocarmos células-tronco induzidas, será que podemos simular um tecido de verdade? E será que dá pra testar o efeito de algum medicamento novo nele?”

Com esta ideia, eles desenvolveram essa “plaquinha” que você pode ver na figura abaixo, que chamaram de Sistema Microfisiológico (do inglês, Microphysiological System, ou MPS).

Fig.1 - Sistema microfisiológico (MPS) - Modelo 3D para cultura, que mimetiza as condições encontradas no tecido vivo. Fonte: Adaptado de MALTUR et al.
Fig.1 – Sistema Microfisiológico (MPS) – Modelo 3D para cultura, que mimetiza as condições encontradas no tecido vivo. Fonte: Adaptado de Nature – Scientific Reports.

O próximo passo foi injetar as células-tronco induzidas derivadas de cardiomiócito (o tipo de célula que forma o coração) no MPS, como você vê na animação abaixo.

hiPSCs diferenciadas em cardiomiócitos sendo injetadas no MPS, visto por microscopia. Fonte: Nature - Scientific Reports
Fig. 2 – hiPSCs diferenciadas em cardiomiócitos sendo injetadas no MPS, visto através de microscopia. Fonte: Adaptado de Nature – Scientific Reports.

Em 24 horas, as células já apresentavam características do tecido cardíaco, inclusive apresentando espontaneamente batimentos com frequência constante, como o coração! Veja na Figura 3:

Fig. 3 - MPS com hiPSCs diferenciadas em cardiomiócitos após 24hrs. Fonte: Adaptado de MATHUR et al.
Fig. 3 – MPS com hiPSCs diferenciadas em cardiomiócitos após 24hrs, apresentando batimentos espontâneos e ritmados, com frequência dentro do normal para um coração. Fonte: Adaptado de Nature – Scientific Reports.

Então o modelo que eles criaram funcionou até agora: as células se organizaram e formaram um tecido cardíaco. A partir daí os pesquisadores testaram medicamentos que aceleravam os batimentos cardíacos e medicamentos que diminuíam a frequência de batimentos cardíacos (estes fármacos já tem os seus efeitos conhecidos em humanos). O resultado foi que o tecido respondia como esperado, aumentando ou diminuindo a frequência dos batimentos. Veja baixo:

O MPS com as células-tronco apresentando o batimento espontâneo, antes da exposição aos fármacos. Fonte: Nature - Scientific Reports
Fig. 4 – O MPS com as células-tronco apresentando o batimento espontâneo, ANTES da exposição aos fármacos. Fonte: Nature – Scientific Reports
O MPS com as células-tronco apresentando o batimento com frequência acelerada, depois da exposição ao fármaco Isoproterenol. Fonte: Nature - Scientific Reports
Fig. 5 – O MPS com as células-tronco apresentando o batimento com frequência ACELERADA, depois da exposição ao fármaco Isoproterenol. Fonte: Nature – Scientific Reports
O MPS com as células-tronco apresentando o batimento com frequência reduzida, depois da exposição ao fármaco Verapamil. Fonte: Nature - Scientific Reports
Fig. 6 – O MPS com as células-tronco apresentando o batimento com frequência REDUZIDA, depois da exposição ao fármaco Verapamil. Fonte: Nature – Scientific Reports

CONCLUSÃO

Os pesquisadores concluem dizendo que o sistema se mostrou válido e pode ser utilizado para testes de drogas, tornando o processo mais barato, devido ao baixo custo do MPS. Isto significa usar um número menor de animais para o desenvolvimento de medicamentos.

Além disso, com as células-tronco induzidas, é possível realizar testes para outros tecidos também, além do cardíaco. Outra vantagem é o uso de células do próprio paciente, a fim de realizar testes que ajudariam em investigações biológicas e farmacêuticas específicas para cada indivíduo.


Ao que tudo indica, ouviremos falar mais sobre isso em um futuro próximo, não acha?

Fonte: Nature – Scientific Reports

Igor Cunha

Biomédico, formado pela Faculdade do Espírito Santo - UNES, Mestre em Biociências e Biotecnologia na UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.

Igor Cunha

Biomédico, formado pela Faculdade do Espírito Santo - UNES, Mestre em Biociências e Biotecnologia na UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.

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