Interruptor genético faz tecido ósseo impresso em 3D gerar novos vasos sanguíneos de forma autônoma, trazendo esperança para o tratamento de defeitos ósseos causados por traumas ou infecções
De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe interdisciplinar da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos Estados Unidos, alcançou um avanço: após programar células, eles utilizaram a tecnologia de interruptor genético para fazer o tecido ósseo impresso em 3D gerar novos vasos sanguíneos de forma autônoma. Esse resultado traz novas esperanças para o tratamento de defeitos ósseos causados por traumas graves ou infecções. O artigo relacionado foi publicado na nova edição do Chemical Engineering Journal.
Um dos maiores desafios na regeneração do tecido ósseo é formar uma rede vascular dentro do novo tecido. Sem suprimento sanguíneo, o tecido ósseo espesso não consegue sobreviver nem crescer adequadamente. Os métodos tradicionais têm eficácia limitada na promoção da vascularização.
A equipe de pesquisa adotou uma tecnologia avançada chamada "bioimpressão assistida por aspiração". Essa tecnologia permite posicionar com precisão pequenos aglomerados de células vivas — os esferoides — em locais designados de um suporte de hidrogel. Esse controle preciso possibilita uma distribuição uniforme das células, garantindo a consistência da regeneração tecidual.
Para conferir diferentes funções a esses esferoides, a equipe obteve células-tronco não diferenciadas de fontes comerciais e introduziu nelas duas moléculas reguladoras genéticas específicas: miR-148b e miR-210. Essas duas moléculas funcionam como interruptores genéticos: a primeira orienta as células para a diferenciação osteogênica, enquanto a segunda é responsável por iniciar o programa de angiogênese.
Após alguns dias de cultivo, essas células programadas foram montadas em esferoides e, em seguida, incorporadas ao suporte de gel por meio de impressão 3D. Nos 28 dias seguintes, as células amadureceram e se diferenciaram gradualmente dentro do suporte, formando finalmente uma estrutura tecidual com funções duplas de osso e vaso sanguíneo.
Experimentos em animais confirmaram a eficácia desse método. Em um modelo de defeito ósseo em camundongos imunodeficientes, sem nenhum tratamento, o tecido ósseo recuperou apenas cerca de 35% da área após seis semanas; já com a implantação de um suporte vazio, sem esferoides especiais, a área recuperada aumentou para 93%. Quando foram utilizados esferoides mistos contendo os dois interruptores genéticos, o efeito foi ainda mais significativo: não apenas a área de cobertura do tecido ósseo foi maior, mas também a expressão do marcador endotelial vascular CD31 aumentou consideravelmente, indicando uma angiogênese mais ativa.
A equipe de pesquisa acredita que pode haver um efeito sinérgico entre os esferoides de diferentes funções, promovendo conjuntamente o crescimento geral do osso e dos vasos sanguíneos. O próximo passo da equipe é explorar mais profundamente esse mecanismo sinérgico em modelos animais maiores e avaliar se a angiogênese pode ter algum efeito negativo sobre o crescimento do tecido ósseo.
Atualmente, essa tecnologia é voltada principalmente para pacientes com defeitos ósseos extensos causados por câncer, infecções ou traumas graves, e não se aplica ao tratamento de fraturas comuns. Como todos os materiais utilizados já são produzidos comercialmente, essa tecnologia apresenta boa escalabilidade e tem potencial para acelerar sua transição para a aplicação clínica no futuro.
Na medicina regenerativa, há uma barreira difícil de transpor: fazer o novo tecido implantado no corpo desenvolver sua própria rede de vasos sanguíneos. No passado, os materiais de implante eram frequentemente "passivos", apenas aguardando o crescimento lento dos vasos circundantes, sendo facilmente necrosados por isquemia. Hoje, os cientistas definem antecipadamente instruções de crescimento para as células, transformando materiais antes "inertes" em tecidos "vivos" capazes de se autoaperfeiçoar. Na verdade, essa abordagem provavelmente vai além da ortopedia. No futuro, a construção de músculos, tecidos moles e até órgãos mais complexos pode se beneficiar dela. Além disso, as matérias-primas utilizadas já são comercializadas, sem barreiras complexas, o que significa que a barreira para sua transição do laboratório para a sala de cirurgia foi drasticamente reduzida, podendo beneficiar os pacientes mais rapidamente.
