terça-feira, 2 de janeiro de 2018

IMPRESSÃO EM 3D (3-D Shapes from Living Tissue) - A Biotecnologia capaz de imprimir tecidos vivos.





       Disseminando conhecimentos - Exercícios de tradução


Na jornada desde o zigoto, passando pelo embrião, até a formação do organismo maduro, nossos corpos esticam, enrugam e se dobram como um pedaço intrincado e fabuloso de origami. Agora, os bio-engenheiros da UC São Francisco mostraram que muitas das complexas dobraduras que formam os corpos de mamíferos, e as estruturas internas de tecidos, podem ser recriadas com instruções muito simples, preparando o cenário para futuras aplicações, desde órgãos cultivados em laboratório, até robôs biológicos macios.

Em novo artigo - publicado no jornal Desenvolvimento Celular - os pesquisadores descobriram que as células especializadas - chamadas células mesenquimais - desempenham um papel especial no processo de flexibilização (dobraduras) de alguns tecidos durante o desenvolvimento. Lembrando as aranhas que puxam suas redes, essas células podem chegar a esticar, como cordas, a rede de fibras da matriz extracelular (ECM) secretadas naturalmente em torno de si para suporte estrutural.

Quando as células mesenquimais em diferentes partes de um tecido puxam a teia de fibras ECM em conjunto, descobriram os pesquisadores, criam forças que podem fazer com que o mesmo tecido se dobre em uma variedade de formas, desde as vilosidades em formato de dedos, que alinham o intestino auxiliando na digestão, até bulbos que eventualmente formarão os pelos ou penas de um animal.

Os pesquisadores, então, demonstraram que poderiam aplicar tais processos naturais de desenvolvimento para recriar, em laboratório, dobras em amostras de tecidos. Ao estabelecer padrões específicos de células mesenquimais de ratos ou humanos, os pesquisadores poderiam fazer com que camadas finas de tecido vivo se dobrassem nas mais variadas formas, tais como cavidades, bobinas e ondulações, bem como em blocos não tipicamente encontrados na natureza.

"O desenvolvimento está começando a tornar-se assunto prioritário para a engenharia e, ao quebrar a complexidade do processo em princípios mais simples, os cientistas passam a entendê-lo melhor e, em última instância, a controlar os fundamentos biológicos. Nesse caso, a capacidade intrínseca de células ativadas mecanicamente para promover mudanças na forma do tecido, é um modelo-base fantástico para a construção de tecidos sintéticos complexos e funcionais ", disse o autor principal Zev Gartner, PhD, professor associado de química farmacêutica na UCSF Escola de Farmácia, pesquisador do Chan Zuckerberg Biohub , e co-diretor do UCSF Centro de Construção Celular, um centro colaborativo cujo objetivo é "transformar a biologia em uma disciplina da engenharia.

Uma das aspirações do trabalho, informa Gartner, é melhorar a habilidade dos biólogos em criar tecidos "organoides" - pequenos tecidos cultivados em laboratório a partir de células-tronco tiradas de um paciente humano - uma ferramenta cada vez mais popular em medicina de precisão, para, por exemplo, permitir que os pesquisadores criem medicamentos eficazes contra a doença de um paciente específico.

Os laboratórios já utilizam impressões 3-D ou micro-moldagem para criar formas tridimensionais de uso na bioengenharia de tecidos, mas o produto final muitas vezes perde as principais características estruturais desses tecidos que crescem de acordo com programas de desenvolvimento. A abordagem do laboratório de Gartner usa uma tecnologia de precisão na modelagem de células 3-D, chamada montagem de células programadas por DNA (DPAC, sigla em inglês) para configurar um modelo espacial inicial de um tecido que, então, se dobra em formas complexas, replicando como os tecidos se agrupam hierarquicamente durante o desenvolvimento.

"Nosso entendimento é que não podemos imprimir uma estrutura viva final, diretamente com uma bio-impressora ", disse Gartner. "Você precisa imprimir um modelo que evolua ao longo do tempo por meio de um tipo de desenvolvimento artificial, ou o que pode-se chamar de bio-impressão 4-D."

Gartner e seu time agora estão curiosos para descobrir se poderão enriquecer o programa de desenvolvimento que controla a dobradura do tecido, agregando outros que controlam a padronagem desse tecido. Também esperam começar a entender como as células se diferenciam em resposta às mudanças mecânicas que ocorrem durante a dobragem de tecido in vivo, inspirando-se em estágios específicos de desenvolvimento de embriões.

No futuro, Gartner imagina usar esses princípios na criação de técnicas laboratoriais para o crescimento de órgãos humanos transplantáveis, ou projetar robôs macios construídos a partir de materiais vivos.
"Estamos começando a ver que é possível desmembrar processos de desenvolvimento naturais, em princípios de engenharia, que podemos então, reutilizar para construir e entender os tecidos ", disse o autor-pioneiro Alex HughesPhD, estudante pós-doutorado no laboratório de Gartner. "É uma ótica totalmente nova na bioengenharia de tecidos."

"Foi surpreendente para mim o quão bem esta ideia funcionou, e como é simples o comportamento das células ", revelou Gartner. "Essa ideia nos mostrou que ao elucidamos princípios robustos de design de desenvolvimento, o que podemos fazer com eles, a partir de perspectiva da engenharia, é limitado apenas por nossa imaginação."

Fonte: UCSF


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Original english text / texto original em inglês



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