No bom e velho português - um "remendo" pode fazer milagre.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Georgia e da Universidade Emory publicaram um artigo interessante sobre fragmentos bioimpressos para reparação cardíaca. O artigo foi publicado no Advanced Healthcare Materials - um fórum internacional e interdisciplinar de artigos revisados por pares sobre ciência dos materiais, voltados para a promoção da saúde humana.
Doenças cardiovasculares são responsáveis pelo maior número de mortes no mundo. O coração possui capacidade de regeneração limitada, e o transplante, por consequência, representa a única solução em alguns casos, apresentando várias desvantagens.
A engenharia de tecidos tem sido considerada a estratégia ideal para a medicina cardíaca regenerativa. Trata-se de uma área interdisciplinar, que combina muitas técnicas as quais buscam manter, regenerar ou substituir um tecido ou órgão.
A abordagem principal da engenharia de tecidos cardíacos é criar enxertos cardíacos, sejam substitutos do coração inteiro ou de tecidos que podem ser implantados de forma eficiente no organismo, regenerando o tecido e dando origem a um coração completamente funcional, sem desencadear efeitos colaterais, como imunogenicidade.
A preparação do bioink envolveu a combinação de cECM, hCPCs e GelMA. A metodologia de impressão envolveu o resfriamento do bioink a 10 ° C para permitir a polimerização do GelMA e melhorar a capacidade de impressão. Enxertos foram impressos com padrões de filamentos com interseção de 90° e contorno. Os enxertos foram polimerizados com luz branca para induzir a polimerização do GelMA, seguido de incubação a 37 ° C durante pelo menos 1 h, para induzir a polimerização da matriz extracelular. A implementação do enxerto envolveu inserção pericárdica do enxerto em pacientes pediátricos com Disfunção ventricular direita, onde o enxerto liberará os principais fatores parácrinos proregenerativos.
Os defeitos cardíacos congênitos estão presentes em 8 de cada 1.000 recém-nascidos e com os cuidados paliativos, a terapia cirúrgica aumentou a sobrevida dos enfermos pediátricos. Apesar dos melhores resultados, muitas crianças desenvolvem redução da função cardíaca e insuficiência cardíaca que requerem transplante. A terapia com células progenitoras cardíacas humanas (hCPC) tem potencial para reparar o miocárdio de recém nascidos por meio da liberação de fatores reparadores, mas as terapias com as células progenitoras sofrem com a pouca disponibilidade e a funcionalidade limitada. O hidrogel de matriz extracelular de tecido cardíaco descelularizado (cECM) melhora a função cardíaca em animais, e testes em humanos estão em andamento.
No presente estudo, um enxerto produzido por bioimpressão contendo hidrogel, cECM e hCPCs pediátricos foi desenvolvido. Os fragmentos cardíacos foram impressos com bioinks (biotintas) compostos por cECM, hCPCs e metacrilato de gelatina (GelMA) - uma mistura de colágeno desnaturado quimicamente modificado com metacrilatos para permitir a fotopolimerização rápida.
O bioink GelMA-cECM foi impresso uniformemente com uma distribuição homogênea de cECM e hCPCs. As células progenitoras (hCPCs) mantiveram uma viabilidade > 75% e a incorporação da matriz extracelular dentro dos enxertos resultaram em um aumento de 30 vezes na expressão gênica cardiogênica em comparação com as células progenitoras cultivadas em hidrogéis GelMA puros. Os meios condicionados dos enxertos de GelMA-cECM mostram um aumento do potencial angiogênico (> 2 vezes) em relação ao GelMA isolado, tal como observado pela melhora da tubulogênese endotelial. Finalmente, os "remendos" ou enxertos foram mantidos em corações de ratos e mostraram vascularização ao longo dos 14 dias in vivo.
Os enxertos bioimpressos estão na figura abaixo (esquerda), e os mesmo foram mantidos em corações de rato em experimentos in vivo (figura a direita). Os enxertos GelMA-cECM carregados de células progenitoras (amarelo) forma mantidos após 7 dias: A-C) método de sutura e 14 d; B) método de dobra pericárdica e C) método de sutura após o implante. D) Análise imunohistológica da formação da vasculatura (verde) e células (azul) após 14 dias.
Este trabalho mostra que a bioimpressão foi bem sucedida e a implementação de enxertos cardíacos cECM-hCPC tem um potencial significativo na reparação do miocárdio danificado.
Apesar dos avanços na área de bioimpressão, muitos desafios estão presentes, necessitando de grandes esforços, competências, conhecimentos, e principalmente interdisciplinaridade. A tecnologia é inovadora e muito recente, com certeza presenciaremos importantes progressos na área, mas precisamos de cautela para interpretar os resultados e transformar os protocolos de pesquisa em terapias promissora.
Quer saber mais sobre os alguns desses desafios, acesse a matéria no blog - Desafios da Bioimpressão - e saiba mais.
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Como citar essa matéria:
DERNOWSEK, JA . Bioimpressão de enxertos para a reparação cardíaca. Blog Biofabricacao. São Paulo, 09 mar. 2019. Disponível em: <https://www.biofabricacao.com/single-post/2018/11/06/Bioimpress%25C3%25A3o-de-enxertos-para-a-repara%25C3%25A7%25C3%25A3o-card%25C3%25ADaca> Acesso em: 9 mar. 2019.
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Janaina Dernowsek, Ph.D.
Bióloga Geneticista e Pesquisadora na área de Biofabricação e Bioimpressão de Tecidos.
Pesquisadora associada ao Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, INCT - Regenera e UNIFESP. Idealizadora dos projetosBioEdTech e Bio3Data para a Bioimpressão de tecidos. Desenvolvedora do site e do blog www.biofabricacao.com
