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
Hughes, PhD,
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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