Como os “pulmões” cultivados em laboratório estão ajudando a combater doenças infecciosas

E se os cientistas pudessem construir um modelo realista do pulmão humano, não em tamanho real, mas cultivado em laboratório a partir de células vivas? Por que eles fariam isso? Os cientistas da VIDO baseados na Universidade de Saskatchewan têm explorado exatamente isso, e o seu trabalho mostra que estas pequenas estruturas 3D referidas como “organóides” se comportam como pulmões reais, dando aos cientistas uma nova forma poderosa de estudar como os vírus nos infectam.

Os organoides não são pulmões de tamanho normal que respiram. Em vez disso, são “mini pulmões”, do tamanho de um grão de sal, derivados de células-tronco ou amostras de tecido humano que podem se transformar nos tipos de tecidos encontrados em nosso corpo. Esses pequenos aglomerados de células podem parecer e agir como pulmões reais, o que os torna uma ferramenta poderosa para a ciência.

“O desenvolvimento de modelos pulmonares em miniatura nos permite estudar vírus emergentes de maneiras que não eram convencionais antes”, disse o Dr. Volker Gerdts, diretor e CEO da VIDO. “Estes avanços fortalecem o papel do Canadá na preparação para pandemias e aceleram a descoberta de vacinas e tratamentos”.

Então, por que desenvolver organoides em primeiro lugar? A resposta tem muito a ver com a forma como vírus como o MERS-CoV (o vírus que causa a Síndrome Respiratória do Médio Oriente) e o SARS-CoV-2 (o vírus que causa a COVID-19) infectam o nosso corpo.

Normalmente, os cientistas estudam vírus em folhas planas de células em placas de plástico (referidas como “in vitro”). Mas o corpo humano não é plano e os pulmões são órgãos complexos com muitos tipos de células diferentes; alguns que absorvem oxigênio, alguns que criam muco e outros que agem como guardas de segurança combatendo os germes. Uma antena plana não consegue capturar essa complexidade, o que significa que os cientistas podem perder detalhes importantes sobre como os vírus nos atacam.

É aí que entram os mini pulmões 3D.

Em um estudo recente publicado no Jornal de Virologiaos cientistas da VIDO usaram organoides pulmonares produzidos em laboratório para estudar como o MERS-CoV e o SARS-CoV-2 infectam os pulmões humanos. O que eles descobriram foi revelador. Os dois vírus não se espalharam aleatoriamente. Eles infectaram tipos específicos de células pulmonares. Algumas células eram especialmente vulneráveis, enquanto outras eram mais resistentes. Compreender essas diferenças ajuda a explicar por que esses vírus deixam as pessoas doentes de maneiras diferentes.

Por exemplo, sabe-se há muito tempo que o MERS-CoV causa doenças muito graves, muitas vezes com uma elevada taxa de letalidade (estimada em 33%). O SARS-CoV-2, embora mortal para muitos, muitas vezes causa infecções leves ou mesmo assintomáticas. Ao ver exatamente quais células pulmonares os vírus infectam, os cientistas podem entender por que seus impactos não são os mesmos.

“É tão emocionante que os organoides pulmonares possam ajudar a testar futuras terapias antivirais, identificando os locais de infecção do vírus”, disse o Dr. Arinjay Banerjee, cientista da VIDO. “Imagine ser capaz de testar um novo medicamento antiviral num ‘mini pulmão’ antes mesmo de o administrar a um paciente. Isto permitirá aos cientistas ver se o medicamento funciona, que células protege e até mesmo se existem efeitos secundários.”

Este tipo de investigação também poderá preparar-nos para a próxima pandemia. Se um novo vírus respiratório aparecer amanhã, os cientistas poderão cultivar minipulmões em laboratório e aprender rapidamente quais partes do pulmão ele atinge e testar uma infinidade de medicamentos simultaneamente para determinar a melhor forma de combatê-lo. Isso é um grande passo em frente.

“Os organoides nos fornecem um sistema seguro e poderoso para testar como os novos vírus se comportam e como as terapias potenciais podem funcionar, antes de passarmos para estudos pré-clínicos ou testes em humanos”, disse o Dr. Neeraj Dhar, cientista da VIDO. “Esta tecnologia é uma ponte importante entre o laboratório e as soluções do mundo real.”

Os cientistas ainda não estão imprimindo pulmões humanos em tamanho real em 3D. Mas estas pequenas versões cultivadas em laboratório estão a abrir uma janela totalmente nova sobre como o nosso corpo funciona e a ajudar os cientistas a enfrentar alguns dos maiores desafios da saúde global.