BIPORES da UCR cria andaime de 2 milímetros para tecido cerebral em laboratório

Trinchar e analisar tecido cerebral real, vivo e tridimensional traz complicações óbvias - desde logo, porque esse tecido costuma fazer falta a quem o tem. Ainda assim, os cientistas estão mais perto do que nunca de conseguir, em laboratório, modelos de tecido cerebral realistas para usar em experiências.

BIPORES: um andaime de 2 milímetros para modelos de tecido cerebral

Uma equipa de investigação liderada pela Universidade da Califórnia, Riverside (UCR) desenvolveu uma microestrutura de suporte com cerca de 2 milímetros (0,08 polegadas) de largura. Nela, é possível fixar células estaminais neurais doadas, que depois se desenvolvem até se tornarem neurónios completos.

O andaime chama-se BIPORES - sigla de Bijel-Integrated PORous Engineered System - e é composto maioritariamente por polietilenoglicol (PEG), um polímero comum.

Como o PEG foi modificado para “colar” células cerebrais

Para evitar os revestimentos habituais (que podem interferir com a fiabilidade dos resultados), os investigadores alteraram o PEG para o tornar “aderente” às células cerebrais, mantendo a compatibilidade com o crescimento celular.

O processo incluiu a adição de nanopartículas de sílica e uma alteração da forma do PEG, de modo a formar uma matriz com poros microscópicos, semelhantes a uma esponja, onde as células conseguem agarrar-se. Além disso, a estrutura é curva e encontra-se estabilizada de forma a favorecer o crescimento natural e a expansão do tecido.

“Este material garante que as células recebem o que precisam para crescer, organizar-se e comunicar entre si em aglomerados semelhantes aos do cérebro”, afirma Iman Noshadi, bioengenheiro na UCR.

“Como a estrutura imita mais de perto a biologia, podemos começar a desenhar modelos de tecido com um controlo muito mais fino sobre a forma como as células se comportam.”

Vantagens face aos métodos atuais para cultivar tecido cerebral

Segundo a equipa, o novo andaime ajuda a ultrapassar várias limitações das abordagens atuais de cultivo de tecido cerebral em laboratório. Em particular, promete gerar tecido mais semelhante ao humano e mais estável - o que, por sua vez, pode permitir um grau de maturação superior ao que se consegue hoje - sem recorrer a químicos ou a materiais derivados de outros animais.

“Como o andaime engenheirado é estável, permite estudos de mais longa duração”, explica o bioengenheiro Prince David Okoro, também da UCR.

“Isso é especialmente importante, porque as células cerebrais maduras refletem melhor a função do tecido real quando se investigam doenças relevantes ou traumatismos.”

Neurónios personalizados e menor dependência de testes em animais

Há ainda outra vantagem: como as células estaminais neurais que crescem sobre o andaime podem ser adaptadas a partir de células humanas do sangue ou da pele, poderá tornar-se possível criar “neurónios de teste” personalizados para doentes específicos.

Para estudar doenças neurodegenerativas e outras lesões cerebrais - incluindo acidentes vasculares cerebrais (AVC) -, essa personalização pode ser determinante para abrir caminho a novas descobertas, de acordo com os autores do estudo.

A possibilidade de testar, no laboratório, tecido cerebral muito próximo do real também reduziria a dependência de ensaios em cérebros de animais. Para além de ser preferível do ponto de vista ético, aumentaria a probabilidade de os resultados se aplicarem às pessoas, e não apenas aos animais usados como substitutos.

Limitações atuais e aplicações possíveis noutros órgãos

Apesar do potencial, ainda há desafios por resolver para que o sistema funcione plenamente - incluindo a necessidade de o escalar para além do tamanho reduzido atual. Mesmo assim, trata-se de um avanço promissor. Os investigadores acreditam também que a mesma estratégia poderá ser útil para modelar outros órgãos do corpo, como o fígado.

“Um sistema interligado permitir-nos-ia ver como diferentes tecidos respondem ao mesmo tratamento e como um problema num órgão pode influenciar outro”, refere Noshadi.

“É um passo no sentido de compreender a biologia humana e a doença de uma forma mais integrada.”

A investigação foi publicada na revista Materiais Funcionais Avançados.