Cientistas desenvolvem miniórgãos em laboratório com vasos sanguíneos funcionais

Há anos os cientistas usam organoides para testar drogas e estudar doenças e o desenvolvimento do corpo no ambiente controlado do laboratório. Esses “miniórgãos” são estruturas celulares tridimensionais, muitas vezes derivadas de células-tronco ou outras especializadas, que servem como modelos de órgãos do corpo humano.

O problema com os miniórgãos desenvolvidos em laboratório é que eles não são modelos 100% fiéis: a maioria deles não conseguia formar vasos para transportar sangue, nutrientes e oxigênio. É uma parte essencial dos órgãos que não aparece nos modelos, e restringia as capacidades dessas estruturas 3D de crescer e amadurecer como os órgãos de verdade.

Agora, dois grupos de pesquisa independentes conseguiram criar organoides vascularizados em laboratório e publicaram suas descobertas na mesma época, em junho. Os miniórgãos que emulam o coração, o fígado, o pulmão e o intestino são alguns dos modelos mais complexos de desenvolvimento humano já criados em laboratório.

Com um artigo na Science, uma equipe de pesquisadores da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, descreveu os modelos de coração e fígado que eles desenvolveram. Publicando na Cell, os cientistas da Universidade de Cincinnati, também nos EUA, apresentaram seus organoides que emulam o pulmão e o intestino.

Descoberta acidental

Os dois times usaram abordagens similares, criando os organoides com vasos sanguíneos desde os primeiros estágios. Eles começaram com células-tronco pluripotentes, que podem se transformar em qualquer tipo celular, e induziram elas a formar seus sistemas vasculares em miniatura enquanto produziam os outros tecidos dos órgãos.

Antes dessa nova abordagem, pesquisadores já tinham tentado criar vasos sanguíneos cultivando tecido vascular em uma placa separada e tentando juntar com os outros tipos de célula dos organoides. Esses modelos eram limitados, sem conseguir imitar tão bem a estrutura dos órgãos reais quando ficam maduros.

A nova abordagem foi descoberta por acidente por pesquisadores da Universidade de Michigan em Ann Arbor. Enquanto cultivavam células epiteliais em laboratório, que formam o revestimento externo de alguns órgãos e tecidos, os cientistas perceberam algumas células diferentes, endoteliais, que revestem os vasos sanguíneos.

Normalmente, os especialistas entenderiam isso como contaminantes e tirariam elas dos organoides. O grupo de Ann Arbor foi pelo caminho oposto, tentando amplificar a presença dessas “invasoras” num organoide intestinal. Eles descreveram esse processo num artigo na revista Cell.

A partir dessa descoberta, o grupo de cientistas ligados à Universidade de Cincinnati decidiu tentar estimular e controlar simultaneamente o crescimento de células epiteliais e de vasos sanguíneos na mesma placa.

O problema é que, em seus primeiros estágios de desenvolvimento, essas células precisam de gatilhos moleculares opostos para crescer. Tentar salvar uma envolveria matar a outra.

O que os pesquisadores conseguiram fazer foi calcular o tempo e a dose necessárias para fornecer as moléculas necessárias para a formação de ambos os tipos de células. Assim, conseguiram produzir os pulmões e intestinos em miniatura.

As células de pulmão, por exemplo, conseguiram formar estruturas muito parecidas com sacos alveolares, que possibilitam que a troca gasosa aconteça no órgão. Esses organoides foram transplantados para camundongos e geraram várias células pulmonares funcionais.

A equipe de Stanford usou um método similar para formar as células de coração e fígado. Os mini-corações formaram células típicas de músculo, nervos e vasos sanguíneos que viraram tubos bem finos que penetravam as células desse organoide.

Os miniórgãos criados pelos cientistas ainda representam só os primeiros estágios de desenvolvimento do feto. Para criar organoides que funcionem como os modelos reais, os cientistas ainda vão precisar de vários testes, misturando estratégias diferentes para formar mais estruturas e usar esses novos vasos sanguíneos para realmente fazer o sangue circular.