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Tecnologia brasileira, os minifígados são impressos em 3D

Publicado em 16 dezembro 2019

Mesmo com todas as inovações na medicina, transplantar órgãos humanos segue sendo um grande desafio. As listas de pessoas à espera de doações compatíveis são extensas, assim como os cuidados após a cirurgia. Pesquisadores do Centro de Genoma Humano e Células-Tronco (CEGH-CEL), da Universidade de São Paulo (USP), trabalham em um projeto que poderá beneficiar pacientes com complicações crônicas no fígado. A partir de conhecimentos em bioengenharia, a equipe brasileira produziu um tecido hepático em tempo recorde: 90 dias. Batizada de minifígado, a bioestrutura impressa em 3D é funcional e bem-aceita pelo corpo do paciente, já que é produzida com células retiradas dele.

Segundo Ernesto Goulart, pós-doutorando do Instituto de Biociências da USP, o projeto tem como diferencial ter conseguido, de modo inédito, que o material produzido mantivesse as funções hepáticas por mais tempo. Em um artigo publicado recentemente na revista científica Biofabrication, a equipe detalha análises em que o tecido hepático funcionou por até 30 dias. “Dados não publicados pelo nosso grupo mostram que esses tecidos se mantêm funcionais por diversos meses”, garante Ernesto Goulart.

A solução combina técnicas de reprogramação e diferenciação celular, além de bioimpressão em 3D. Na primeira etapa, células do sangue do paciente são reprogramadas para se transformarem em células-tronco, que, estimuladas por fatores biológicos e químicos, se diferenciam em células que compõem o fígado.

A segunda fase envolve o trabalho inovador da equipe da USP. Segundo Goulart, as células hepáticas ficam muito próximas umas das outras, e a maioria dos métodos de bioimpressão necessita da dispersão das células em uma matriz, também chamada de biotinta. Para vencer esse obstáculo, a equipe desenvolveu um sistema de impressão de células hepáticas em agrupamentos, chamados esferoides.

“Nosso trabalho mostrou que, ao imprimir células hepáticas em pequenos agrupamentos, conseguimos manter a funcionalidade do tecido por longos períodos. Porém, as células precisam estar em contato umas com as outras, como ocorre no nosso fígado. Ao romper essa ligação célula-célula, o tecido começa a perder sua função e a morrer. Com o nosso método, essa questão foi solucionada, uma vez que a ligação entre as células hepáticas e sanguíneas não é quebrada”, detalha Goulart.

Depois de alguns minutos, a impressora produz um pequeno organoide amarelo de formato arredondado. Concluída a impressão, a bioestrutura será maturada por, em média, 18 dias. Somando todos os processos, o tempo de produção do minifígado é de aproximadamente 90 dias.

Segundo a equipe, que contou com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o tecido impresso em 3D pode realizar grande parte das funções hepáticas de um órgão humano normal, exceto a parte de produção e secreção biliar. “Essa área será alvo das futuras investigações do nosso grupo”, afirma Goulart.

Além disso, teoricamente não há o risco de rejeição. Os criadores, porém, ressaltam que, apesar dos resultados positivos, trata-se de um protótipo. “Em teoria, os tecidos gerados não seriam rejeitados se transplantados de volta ao paciente do qual as células foram reprogramadas. Porém isso ainda deve ser devidamente testado em ensaios clínicos futuros”, justifica Goulart.

Órgãos inteiros

Coordenadora do projeto, Mayana Zatz acredita que não demorará muito tempo para que células hepáticas sejam impressas não só em miniatura, mas também para a produção de órgãos inteiros. “Ainda existem etapas a serem alcançadas até obtermos um órgão completo, mas estamos em um caminho muito promissor. É possível que, em um futuro próximo, em vez de esperar por um transplante de órgão, seja possível pegar a célula da própria pessoa e reprogramá-la para construir um novo fígado em laboratório”, diz a também professora do Instituto de Biociências da USP, em entrevista à Agência Fapesp.

Segundo Rodrigo Bianchi, doutor em ciência e engenharia de materiais pela USP, a tecnologia de impressão em 3D transformou a manufatura em uma nova ferramenta de fabricação de produtos pessoais, biológicos ou não. “Sem dúvida, assim como aconteceu na Revolução Industrial, a revolução iniciada com as impressoras 3D tende a ampliar a expectativa e a qualidade de vida da população em geral”, aponta o especialista. “Com os novos ‘fazedores’, há uma necessidade de se dedicar a projetos e a informações precisas, acadêmicas e tecnológicas, em tempo real, para que novos produtos de interesse pessoal e coletivo, como os biológicos tratados no estudo, sejam fabricados.”

Para Rodrigo Fernando Bianchi, coordenador do Laboratório de Polímeros e de Propriedades Eletrônicas de Materiais da Universidade Federal de Ouro Preto, em Minas Gerais, estabelecer a fabricação de órgãos biológicos por bioimpressão será um grande avanço na área médica. “A impressão em 3D levará a medicina a um novo patamar, cuja necessidade de controle da manufatura e da informação estará direcionada a um único indivíduo com características únicas, levando, portanto, a própria disponibilidade e rejeição de órgãos a um outro patamar”, avalia.

Projetado utilizando um software de modelagem tridimensional, muito comumente empregado nas áreas de engenharia civil e arquitetura, o protótipo trabalha em uma escala e estrutura bem pequenas e simples, por questões de custo experimental. Mas isso deve mudar. “Para um futuro próximo, essa tecnologia poderá ser aprimorada facilmente. Será possível, por exemplo, utilizar arquivos obtidos de tomografias computadorizadas ou ressonâncias magnéticas de um indivíduo para imprimir um órgão sob medida”, afirma Goulart.

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