Cientistas criam tecido pulmonar vivo impresso em 3D

Pesquisadores da UBC Okanagan desenvolveram um modelo bioimpresso em 3D que imita de perto a complexidade do tecido pulmonar natural – uma inovação que pode transformar a maneira como os cientistas estudam doenças pulmonares e desenvolvem novos tratamentos.

O professor associado da Faculdade de Ciências Irving K. Barber, Dr. Emmanuel Osei, diz que o modelo produz tecido que se assemelha muito à complexidade do pulmão humano, o que pode melhorar os testes de doenças respiratórias e o desenvolvimento de medicamentos.

“Para realizar nossa pesquisa e os testes que precisamos fazer, onde estudamos os mecanismos de doenças pulmonares complexas para, finalmente, encontrar novos alvos para medicamentos, precisamos ser capazes de criar modelos comparáveis ao tecido humano”, diz ele.

A equipe de pesquisadores usou uma biotinta feita de gelatina modificada com polímero fotossensível e um polímero chamado diacrilato de polietilenoglicol para imprimir em 3D um hidrogel contendo vários tipos de células e canais para recriar a estrutura vascular das vias aéreas humanas.

Uma vez impresso, o hidrogel se comporta de maneira muito semelhante à complexa estrutura mecânica do tecido pulmonar, melhorando a maneira como estudamos como as células respondem aos estímulos.

“Nosso objetivo era criar um modelo in vitro fisiologicamente mais relevante das vias aéreas humanas”, afirma o Dr. Osei, que também trabalha no Centro de Inovação em Coração e Pulmão da UBC. “Ao integrar componentes vasculares, podemos modelar melhor o ambiente pulmonar, o que é crucial para o estudo de doenças e o teste de medicamentos.”

O Dr. Osei explicou que quando uma pessoa é diagnosticada com câncer de pulmão, um cirurgião — com o consentimento do paciente — pode remover a área afetada junto com algum tecido pulmonar normal e doar essas amostras aos pesquisadores.

“No entanto, um pesquisador não tem controle sobre a quantidade de tecido que recebe”, explica ele. “Às vezes, pode ser apenas um pequeno pedaço de tecido que é levado ao laboratório e tratado com diversos produtos químicos para testes. Agora, com a bioimpressão 3D, podemos isolar células desses tecidos de doadores e, potencialmente, recriar tecidos adicionais e amostras de teste para conduzir pesquisas em nossos laboratórios sem depender de novas amostras de doadores.”

Muitas doenças pulmonares são atualmente incuráveis, incluindo doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), asma, fibrose pulmonar idiopática e câncer, disse o Dr. Osei. A capacidade de criar modelos para testes é um avanço significativo na pesquisa de doenças respiratórias e no desenvolvimento de medicamentos.

O estudo, publicado no periódico Biotechnology and Bioengineering em colaboração com a Mitacs e apoiado pela Providence Health Care, é um passo em direção à compreensão de aspectos das doenças pulmonares, como cicatrizes e inflamação, e pode levar a curas futuras para uma variedade de doenças.

O artigo descreveu testes, incluindo a exposição de um modelo 3D bioimpresso ao extrato de fumaça de cigarro, o que permitiu aos pesquisadores observar um aumento nas citocinas pró-inflamatórias, marcadores da resposta inflamatória do tecido pulmonar à nicotina.

“O fato de termos conseguido criar esse modelo e então usar gatilhos específicos, como a fumaça do cigarro, para demonstrar como o modelo responde e imita aspectos da doença pulmonar é um passo significativo na compreensão dos mecanismos complexos da doença pulmonar e nos ajudará a entender como tratá-la”, diz o Dr. Osei.

“Nosso modelo é complexo, mas devido à reprodutibilidade e à natureza ideal da bioimpressão, ele pode ser adaptado adicionando tipos de células adicionais ou células derivadas de pacientes específicos, tornando-se uma ferramenta poderosa para medicina personalizada e modelagem de doenças.”

O Dr. Osei observa que continuar esse trabalho coloca sua equipe de pesquisa em uma posição única para colaborar com colegas de organizações como o Immunobiology Eminence Research Excellence Cluster da UBC, empresas de biotecnologia e qualquer pessoa interessada em desenvolver modelos bioartificiais.