Nos EUA, quase 4.000 pessoas aguardam um transplante de coração E mais de seis milhões vivem com insuficiência cardíaca causada por diferentes condições cardíacas. Para ajudar a lidar com a escassez de órgãos que salvam vidas, os pesquisadores exploraram transplantes de órgãos de porcos e corações de titânio como soluções temporárias. Ainda assim, as abordagens atuais de transplante requerem supressão imunológica a longo prazo para impedir a rejeição, o que aumenta o risco de falência de órgãos. Alguns cientistas, incluindo Camila Hochman-Mendezum biofísico no Texas Heart Institute, está tentando uma abordagem única: bioengenharia um coração “bioartificial” das próprias células de um paciente.
Qual é o primeiro passo na engenharia de um coração bioartificial?
Durante anos, preservar a estrutura nativa do coração fora do corpo foi difícil. Mas então, em 2008, Doris Taylorque estava na Universidade de Minnesota na época, usou um método chamado Descelularização da perfusãoque envolve a descarga de detergentes através da vasculatura para remover as células, mantendo a complexa estrutura do órgão – algo que a impressão 3D ainda não alcançou.1 Esse processo deixa para trás uma matriz extracelular viscosa e semi-transparente que serve como um andaime para novas células.
Quais células você usa para bioengenharia um coração?
Inicialmente, a equipe de Taylor referiu a matriz com cardiomiócitos de ratos neonatais. Em apenas alguns dias, as células se transformaram em um sistema capaz de contrações. Os resultados foram realmente impressionantes. Naquele mesmo tempo, Shinya Yamanakaé a descoberta de células -tronco pluripotentes induzidas (IPSCs) abriu a porta para reprogramar células humanas adultas. Isso apresentou uma oportunidade emocionante de combinar os dois métodos para construir um coração artificial.
Taylor girou para essa abordagem, e entrei para o esforço em 2017. Geramos e introduzimos células musculares lisas derivadas do iPSC, células endoteliais e cardiomiócitos no andaime cardíaco descelularizado. Enquanto as células crescem em uma estrutura cardíaca, ela não funcionou corretamente-ela não bombeou. Ficamos desapontados. Embora tenhamos gerado o coração projetado mais anatomicamente preciso, ele não estava funcionando corretamente. Quando analisamos os dados, descobrimos que as células derivadas do iPSC não possuíam maturidade, ou força, para gerar contrações.
Como sua equipe está persuadindo a maturação do iPSC para gerar um coração em funcionamento?
Houve muito ceticismo sobre essa abordagem – levou 10 anos para chegar ao ponto em que mal conseguimos reproduzir o que mostramos em ratos. Mas agora, achamos que isso foi porque não tínhamos a tecnologia certa. Eu brinco que o campo descobriu 1.000 maneiras não para criar um coração. Uma questão importante foi a própria tecnologia: os biorreatores usados para manter os corações vivos foram projetados para estudos de curto prazo, mas nossos corações de engenharia exigiam 60 dias de cultivo. Precisávamos desenvolver um biorreator personalizado capaz de sustentar o crescimento a longo prazo e coordenar os estímulos elétricos e mecânicos necessários para treinar ou amadurecer os cardiomiócitos derivados do IPSC. Com nosso novo sistema de biorreator fechado, esperamos que possamos abordar isso desafios.2 O objetivo de longo prazo é usar essa tecnologia para terapias regenerativas personalizadas, que espero que estejam em nossa vida, mas depende da rapidez com que a tecnologia avança. Vinte anos atrás, não achamos que poderíamos gerar tecidos usando células humanas, mas a tecnologia IPSC tornou isso possível.
Esta entrevista foi editada por comprimento e clareza.