10/08/2020

Bomba cardíaca viva e funcional é fabricada com células humanas

Redação do Diário da Saúde
Bomba cardíaca viva e funcional é fabricada com células humanas
Renderização 3D da bomba cardíaca, feita por impressão 3D de células vivas.
[Imagem: Molly E. Kupfer et al. - 10.1161/CIRCRESAHA.119.316155]

Coração de células-tronco

Pesquisadores construíram uma espécie de coração artificial vivo e batendo - ou, pelo menos a parte mecânica principal do órgão.

A "bomba cardíaca", na escala de centímetros, funcionou perfeitamente em laboratório.

O feito pode ter grandes implicações para o estudo das doenças cardíacas, tanto que sua demonstração mereceu a capa da revista da Associação Norte-Americana do Coração.

Pesquisadores já haviam tentado, sem muito êxito, usar a impressão 3D para criar estruturas de cardiomiócitos, as células musculares cardíacas, derivadas de células-tronco humanas pluripotentes - células com potencial de se transformar em qualquer tipo de célula do corpo. Essas estruturas têm sido chamadas de "remendos" para o coração.

Essas células-tronco são reprogramadas para se transformar em células musculares cardíacas e, em seguida, são usadas como tinta em uma bioimpressora, uma impressora 3D especializada em tecidos vivos, para imprimir as células dentro de uma estrutura tridimensional, chamada matriz extracelular. O problema é que os cientistas nunca conseguiram atingir a densidade celular crítica para que as células do músculo cardíaco começassem a bater.

Eles agora inverteram o processo, e funcionou.

Coração impresso e 3D

"No início, tentamos fazer a impressão 3D de cardiomiócitos e também falhamos. Assim, com a experiência da nossa equipe em pesquisa com células-tronco e impressão 3D, decidimos tentar uma nova abordagem.

"Nós otimizamos a tinta especializada, feita a partir de proteínas da matriz extracelular, combinamos a tinta com células-tronco humanas e usamos as células mais tinta para imprimir em 3D a estrutura em câmaras. Primeiro, as células-tronco foram expandidas para altas densidades de células na estrutura, e depois nós as diferenciamos para as células musculares do coração," conta a professora Brenda Ogle, da Universidade de Minnesota (EUA).

O que a equipe conseguiu, pela primeira vez, foi atingir a meta de alta densidade celular. Em menos de um mês, as células começaram a bater juntas, em sincronia, como um coração humano.

"Depois de anos de pesquisa, estávamos prontos para desistir e, em seguida, dois dos meus alunos de doutorado em engenharia biomédica, Molly Kupfer e Wei-Han Lin, sugeriram que tentássemos imprimir as células-tronco primeiro," contou Ogle. "Decidimos fazer uma última tentativa. Eu não podia acreditar quando olhamos para o prato no laboratório e vimos tudo se contraindo espontaneamente e de forma síncrona e capaz de mover fluido".

Minicoração

O modelo de bomba cardíaca tem cerca de 1,5 centímetro de comprimento e foi projetado especificamente para se encaixar na cavidade abdominal de camundongos, para estudos adicionais.

"Tudo isso parece um conceito simples, mas como você consegue isso é algo bastante complexo. Vemos potencial e acreditamos que nossa nova realização pode ter um efeito transformador na pesquisa do coração," disse Ogle.

Checagem com artigo científico:

Artigo: In Situ Expansion, Differentiation, and Electromechanical Coupling of Human Cardiac Muscle in a 3D Bioprinted, Chambered Organoid
Autores: Molly E. Kupfer, Wei-Han Lin, Vasanth Ravikumar, Kaiyan Qiu, Lu Wang, Ling Gao, Didarul B. Bhuiyan, Megan Lenz, Jeffrey Ai, Ryan R. Mahutga, DeWayne Townsend, Jianyi Zhang, Michael C. McAlpine, Elena G. Tolkacheva, Brenda M. Ogle
Publicação: Circulation Research
DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.316155
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