A revolução dos organoides: de um seio em gelatina a um embrião sintético
Algum dia, os cientistas poderão usar células-tronco para orientar o desenvolvimento de órgãos sintéticos para pacientes que aguardam transplantes.
- Por mais de um século, os cientistas sonharam em cultivar órgãos humanos, e esse sonho quase se tornou realidade com o desenvolvimento dos organoides.
- Organoides são aglomerados de células sintetizados artificialmente que funcionam juntos para imitar as propriedades de órgãos reais; no entanto, eles não têm a função e a complexidade dos órgãos que crescem dentro de um organismo.
- Os cientistas desenvolveram uma estratégia mais holística para sintetizar organoides, resultando em um modelo semelhante a um embrião que cria coração, intestino e tecido cerebral.
Para mais de um século , os cientistas sonharam em cultivar órgãos humanos sem humanos. Essa tecnologia poderia acabar com a escassez de órgãos para transplantes. Mas isso é apenas a ponta do iceberg. A capacidade de desenvolver órgãos totalmente funcionais revolucionaria a pesquisa. Por exemplo, os cientistas podem observar processos biológicos misteriosos, como como células e órgãos humanos desenvolvem uma doença e respondem (ou não respondem) a medicamentos sem envolver seres humanos.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Cambridge lançou as bases não apenas para o cultivo de órgãos funcionais, mas também de embriões sintéticos funcionais capazes de desenvolver um coração, um intestino e um cérebro pulsantes. Deles relatório foi publicado em Natureza .
A revolução organoide
Em 1981, cientistas descobriram como manter células-tronco vivas . Este foi um avanço significativo, pois as células-tronco têm exigências notoriamente rigorosas. No entanto, as células-tronco continuaram sendo uma área de pesquisa relativamente de nicho, principalmente porque os cientistas não sabiam como convencer as células a se transformarem em outras células.
Então, em 1987 , os cientistas incorporaram células-tronco isoladas em uma mistura de proteína gelatinosa chamada Matrigel, que simulou o ambiente tridimensional do tecido animal. As células prosperaram, mas também fizeram algo notável: criaram tecido mamário capaz de produzir proteínas do leite. Este foi o primeiro organoide — um aglomerado de células que se comportam e funcionam como um órgão real. A revolução dos organoides havia começado e tudo começou com um peito em gelatina.
Nos 20 anos seguintes, foi raro encontrar um cientista que se identificasse como um “pesquisador de organoides”, mas havia muitos “pesquisadores de células-tronco” que queriam descobrir como transformar células-tronco em outras células. Eventualmente, eles descobriram os sinais (chamados fatores de crescimento ) que as células-tronco precisam para se diferenciar em outros tipos de células.
No final dos anos 2000, os pesquisadores começaram a combinar células-tronco, Matrigel e os novos fatores de crescimento caracterizados para criar dezenas de organoides, de organoides hepáticos capaz de produzir os sais biliares necessários para digerir a gordura em organoides cerebrais com componentes que se assemelham olhos , o medula espinhal , e sem dúvida, o começos da senciência .
embriões sintéticos
Os organoides possuem uma falha intrínseca: eles são como . Eles compartilham alguns características com órgãos reais, tornando-os ferramentas poderosas para pesquisa. No entanto, ninguém encontrou uma maneira de criar um organoide com todos as características e funções de um órgão real. Mas Magdalena Żernicka-Goetz, uma bióloga do desenvolvimento, pode ter estabelecido as bases para essa descoberta.
Żernicka-Goetz levantou a hipótese de que os organoides falham em se desenvolver em órgãos totalmente funcionais porque os órgãos se desenvolvem como um coletivo. A pesquisa de organoides geralmente usa células-tronco embrionárias, que são as células a partir das quais o organismo em desenvolvimento é criado. No entanto, existem dois outros tipos de células-tronco em um embrião inicial: células-tronco que se tornam a placenta e aquelas que se tornam o saco vitelino (onde o embrião cresce e obtém seus nutrientes no desenvolvimento inicial). Para que um embrião humano (e seus órgãos) se desenvolva com sucesso, é necessário que haja um “diálogo” entre esses três tipos de células-tronco. Em outras palavras, Żernicka-Goetz suspeitava que a melhor maneira de cultivar um organoide funcional era produzir um embrióide sintético.
Como descrito no mencionado Natureza No artigo, Żernicka-Goetz e sua equipe imitaram o ambiente embrionário misturando esses três tipos de células-tronco de camundongos. Surpreendentemente, as células-tronco se auto-organizaram em estruturas e progrediram através dos sucessivos estágios de desenvolvimento até que tivessem corações batendo e as bases do cérebro.
“Nosso modelo de embrião de camundongo não apenas desenvolve um cérebro, mas também um coração pulsante [e] todos os componentes que compõem o corpo”, disse Żernicka-Goetz. “É inacreditável que tenhamos chegado tão longe. Este tem sido o sonho de nossa comunidade há anos e o foco principal de nosso trabalho por uma década e, finalmente, conseguimos.”
Se os métodos desenvolvidos pela equipe de Żernicka-Goetz forem bem-sucedidos com células-tronco humanas, os cientistas poderão algum dia usá-los para orientar o desenvolvimento de órgãos sintéticos para pacientes que aguardam transplantes. Também abre as portas para estudar como os embriões se desenvolvem durante a gravidez.
Compartilhar:
