Bioimpressão de células produtoras de insulina

Potencial de tratamento para o diabetes

 

A bioimpressão é uma técnica de fabricação aditiva baseada na extrusão de materiais capazes de produzir scaffolds (estruturas de suporte 3D) com macroporos pré-definidos, de dimensões clinicamente relevantes e podendo incorporar células. E justamente pela natureza macroporosa, estruturas 3D impressas levam a uma melhor difusão não apenas de nutrientes, como também, e ainda mais importante, de oxigênio para as células encapsuladas. No entanto, embora já tenha sido possível plotar células incorporadas sem prejudicar a seu desenvolvimento posterior, os autores do estudo ainda não haviam tentado fazê-lo sem comprometer a função dessas células. Até agora.

 

O transplante de células pancreáticas produtoras de insulina é uma estratégia promissora para o controle da glicemia que alguns pacientes com diabetes tipo 1 apresentam. A proteção dessas células pode ser realizada por encapsulamento em um hidrogel, sendo o mais comum o alginato. Um estudo da Advanced Healthcare Materials desenvolvido em Dresden, na Alemanha, acaba de apontar a Bioimpressão como o meio de fabricação ideal de estruturas 3D com geometria precisa para a produção de um hidrogel macroporoso com células produtoras de insulina incorporadas. Uma mistura de hidrogel composta de alginato ultrapuro e metilcelulose é capaz de encapsular essas células mantendo sua viabilidade, morfologia e função - sendo este último o principal objetivo alcançado pelos cientistas envolvidos no projeto.

 

Delineamento esquemático da bioimpressão de células da ilhota pancreática produtoras de insulina:

Fonte: autoria própria

 

O estudo demonstrou que o material composto por alginato e metilcelulose não prejudica a difusão de macromoléculas relevantes, tampouco a inclusão ou o processo de bioimpressão prejudicam a morfologia ou a sobrevivência das células produtoras de insulina no pâncreas. O mais importante nesse estudo foi criar uma prova de conceito, testada em ratos, de que é possível células pancreáticas produzidas por bioimpressão permanecerem funcionais e continuarem a reagir à estimulação da glicose na produção de insulina.

 

O diabetes tipo 1 é uma doença autoimune que leva à destruição das células-beta produtoras de insulina no pâncreas. Por conta disso, os portadores da doença precisam administrar insulina de forma exógena. Embora muitos pacientes alcancem um controle aceitável de glicose no sangue, episódios de hipoglicemia ou hiperglicemia ao longo da vida geralmente levam a complicações secundárias, como retinopatia (afetando os olhos), nefropatia (doença renal) e complicações cardiovasculares. Para esses pacientes, a qualidade de vida melhoraria muito se o suprimento endógeno de insulina pudesse ser restaurado ao menos parcialmente a partir do transplante de células pancreáticas produtoras de insulina.

 

Sabemos que este campo na ciência tem apresentado grande progresso nas últimas décadas, o que levou a alguns estudos preliminares bem sucedidos em humanos. Entretanto, carece de ser implementado rotineiramente em clínicas especializadas, em grande parte devido à falta de doadores. A maioria dos estudos de transplante de células pancreáticas concentra-se na injeção de células alogênicas (de um doador saudável) na veia do paciente e na prevenção à rejeição de células pancreáticas em doadores com imunossupressores (que sofrem com eficiência reduzida do sistema imunológico). Estes, por sua vez, tendem a prejudicar a função das células produtoras de insulina no pâncreas, enquanto que no fígado as células hepáticas são expostas a componentes prejudiciais no sangue.

 

Foi aí que os cientistas começaram a verificar a possibilidade de proteger as células protetoras de insulina do sistema imunológico por uma fina camada de hidrogéis. A proteção contra uma resposta imunológica pode permitir até mesmo o xenotransplante de células suínas, o que resolveria também o problema da falta de doadores. Para obter o encapsulamento do isolamento imunológico no paciente, muitos pesquisadores focaram suas pesquisas em misturas de hidrogel à base de alginato como revestimento, uma vez que este polímero não pode ser digerido no corpo humano sem as enzimas relevantes e mostrou não provocar respostas imunológicas no paciente se suficientemente purificado.

 

Com relação ao hidrogel utilizado no trabalho temos um “blend”de alginato e metilcelulose. O alginato, é um polissacarídeo extraído de algas marrons que tem sido usado com sucesso para o encapsulamento de diferentes tipos de células. Para o estudo em questão, foi estabelecida tanto a macro como a microencapsulação; e, em ambos os casos, descobriu-se que as células pancreáticas produtoras de insulina mantêm sua viabilidade e funcionalidade por um certo tempo, mas o tamanho e a composição da cápsula têm impacto na função das células.

 

Eficácia da bioimpressão no processo

Para a geneticista Dra. Janaina Dernowsek, pesquisadora que atua na pesquisa em Bioimpressão no Brasil, informa que o estudo demonstra um grande potencial e abre caminho para tratamentos e soluções futuras para doenças como o diabete tipo I.

 

"O trabalho teve um delineamento experimental consistente, apresentando vários resultados interessantes e promissores para a área. A tecnologia da bioimpressão tem grande potencial na saúde e demanda um tempo significativo de estudos para avanços promissores, mas estamos caminhando, independente dos grandes desafios presentes."

 

Como citar essa matéria:

DERNOWSEK, JA and Lounert, L. Bioimpressão de células produtoras de insulina. Blog BioEdTech. São Paulo, 09 mar. 2019. Disponível em: <https://www.bioedtech.online/blog/bioimpress%C3%A3o-diabetes> Acesso em: 23 mar. 2019.

Principal referência utilizada na matéria:

3D Bioprinting of Functional Islets of Langerhans in an Alginate/Methylcellulose Hydrogel Blend - clique aqui para saber mais!

 

Sobre a pesquisadora:

Janaina Dernowsek: 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 da BioEdTech (formação e capacitação em Bioimpressão), e do projeto Bio3Data (software para a Bioimpressão). Sabia mais aqui!

 

 

 

 

 

 

 

 

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