Mini-laboratório fará pesquisas com células-tronco

Automontagem de moléculas produz mini-laboratório para células-tronco
Bolsa formada por automontagem, que pode ser utilizada para encapsular e cultivar células-tronco.
[Imagem: Sciencemag]

Imagine ter um polímero e uma pequena molécula que se transformam instantaneamente em uma bolsa flexível, mas extremamente forte, no interior da qual se pode cultivar células-tronco humanas, criando uma espécie de laboratório em miniatura.

Terapia celular

A bolsa, se utilizada para terapia celular, pode esconder as células-tronco do sistema imunológico do corpo humano e se biodegradar quando chegar ao seu destino, liberando as células-tronco para que elas façam o seu trabalho.

Futurístico? Apenas em parte. Uma equipe de pesquisadores do Instituto de BioNanotecnologia da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, criou bolsas desse tipo e demonstrou que as células-tronco humanas se desenvolvem em seu interior.

Os pesquisadores também relataram que as bolsas podem sobreviver por semanas em cultura e que suas membranas são permeáveis às proteínas. Mesmo as grandes proteínas conseguem viajar livremente através da membrana.

Células-tronco e células solares

Esta forma nova e inesperada de automontagem também pode produzir filmes finos cujos tamanhos e formatos podem ser controlados. O método é promissor para uso em terapia celular e outras aplicações biológicas, assim como no projeto de circuitos eletrônicos por automontagem, tais como células solares, e para o design de novos materiais.

"Nós começamos com duas moléculas que nos interessavam, dissolvidas em água, e colocamos as duas soluções juntas," conta Samuel Stupp, que coordenou a pesquisa. "Nós esperávamos que elas se misturassem, mas, para nossa surpresa, elas formaram uma membrana sólida assim que entraram em contato. Compreender o surpreendente mecanismo molecular foi ainda mais entusiasmador."

Peptídeos e biopolímeros

Uma das moléculas é um peptídeo anfifílico, pequenas moléculas sintéticas que o Dr. Stupp desenvolveu há sete anos atrás, as quais têm sido essenciais em seu trabalho em medicina regenerativa. A outra molécula é o biopolímero ácido hialurônico, largamente encontrado no corpo humano, em lugares como juntas e cartilagens.

"Nós sabíamos que havia algo interessante na interação entre os peptídeos anfifílicos e os biopolímeros graças aos nossos trabalhos anteriores com nanoestruturas que fazem com que os vasos sangüíneos se desenvolvam. E nós estávamos particularmente interessados no ácido hialurônico por causa de seu papel nas cartilagens, um tecido que os adultos não conseguem regenerar e, quando danificado nas juntas causam grande sofrimento," conta o Dr. Stupp.

Interações supramoleculares

Utilizando tão-somente estas duas moléculas, Stupp e sua equipe conseguem construir várias estruturas diferentes, sendo as duas mais importantes as bolsas, que possuem uma membrana sólida no exterior e um líquido no interior, e as membranas planas de qualquer formato.

Os pesquisadores conseguem construir essas estruturas em tamanhos grandes ou pequenos, pegá-las com pinças, comprimí-las e até mesmo reparar facilmente as bolsas por meio de automontagem caso o material se rasgue ou tenha algum outro defeito. As bolsas são robustas o suficiente para serem suturadas a tecidos biológicos por um cirurgião.

As moléculas grandes (ácido hialurônico) e pequenas (peptídeo anfifílico) unem- se por meio de interações supramoleculares, e não por reação química, nas quais se formam ligações covalentes.

Laboratório para células-tronco

Depois de fabricarem as bolsas, os cientistas passaram a estudar as células-tronco humanas aprisionadas durante o processo de automontagem, onde elas foram colocadas em cultura.

Eles descobriram que as células se mantiveram viáveis por até quatro semanas, que uma grande proteína - um fator de crescimento importante na sinalização das células-tronco - consegue atravessar a membrana, e que as células-tronco foram capazes de se diferenciar.

"Nós acreditamos que os genes, siRNAs e anticorpos também irão cruzar as membranas, tornando esse mini-laboratório celular uma poderosa ferramenta para pesquisa ou terapia," diz Stupp. "Para o desenvolvimento de terapias para o câncer, nós seremos capazes de confinar células no interior das bolsas e estudar suas reações a diferentes tipos de terapias..."

Fonte: Mini-laboratório para células-tronco é construído por automontagem


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