Cientistas desenvolvem uma pequena “fábrica de sangue” humana que realmente funciona

A medula óssea geralmente funciona silenciosamente e passa despercebida. Torna-se um foco de atenção apenas quando a sua função falha, como nos cancros do sangue. Nesses momentos, saber como o sangue é normalmente produzido e o que causa a quebra desse processo torna-se essencial.

Modelo de célula humana oferece uma nova ferramenta de pesquisa

Durante décadas, a maioria dos estudos sobre a medula óssea baseou-se em pesquisas com animais ou em sistemas celulares simplificados que não conseguem imitar totalmente o ambiente humano. Cientistas do Departamento de Biomedicina da Universidade de Basileia e do Hospital Universitário de Basileia produziram agora um modelo realista de medula óssea feito inteiramente de células humanas. A equipe, liderada pelo Professor Ivan Martin e pelo Dr. Andrés García García, relata em Célula-tronco celular que esta plataforma pode apoiar estudos sobre cancro no sangue, testes de medicamentos e possivelmente futuros tratamentos personalizados.

Compreendendo os nichos da medula óssea

A medula óssea contém vários microambientes especializados conhecidos como “nichos”. Um nicho que desempenha um papel central na criação de novas células sanguíneas situa-se perto da superfície óssea e está ligado à capacidade do cancro do sangue resistir ao tratamento. Chamado de nicho endosteal, apresenta vasos sanguíneos, células imunológicas, nervos e células ósseas. Até agora, nenhum modelo humano conseguiu incluir todos estes componentes num único sistema.

Os pesquisadores desenvolveram agora um modelo que replica essa complexidade. O trabalho deles começou com uma estrutura óssea artificial feita de hidroxiapatita, um mineral natural encontrado em dentes e ossos. Eles então usaram células humanas que foram reprogramadas em células-tronco pluripotentes por meio de técnicas de biologia molecular. Estas células estaminais podem desenvolver-se em muitos tipos de células diferentes com base nos sinais presentes no seu ambiente.

Construindo um sistema funcional de medula óssea 3D

A equipe introduziu essas células-tronco na estrutura óssea artificial e as guiou através de etapas controladas de desenvolvimento para produzir uma ampla gama de tipos de células da medula óssea. A análise deles mostrou que a estrutura tridimensional resultante corresponde de perto ao nicho endosteal humano. Também é maior que os modelos anteriores, medindo oito milímetros de diâmetro e quatro milímetros de espessura. Usando este modelo, os pesquisadores conseguiram manter a formação de células sanguíneas humanas em laboratório por várias semanas.

Potencial para reduzir experimentos com animais

“Aprendemos muito sobre como funciona a medula óssea em estudos com ratos”, diz Ivan Martin. “No entanto, nosso modelo nos aproxima da biologia do organismo humano. Poderia servir como complemento para muitos experimentos com animais no estudo da formação do sangue, tanto em condições saudáveis ​​quanto de doenças”. Este objetivo está alinhado com o esforço mais amplo da universidade para reduzir, refinar e substituir experimentos com animais sempre que viável.

O sistema também poderia apoiar o desenvolvimento de medicamentos. “No entanto, para este propósito específico, o tamanho do nosso modelo de medula óssea pode ser demasiado grande”, explica Andrés García García. Para testar muitos medicamentos ou doses ao mesmo tempo, a plataforma precisaria ser menor.

No futuro, esta abordagem poderá ajudar a orientar decisões de tratamento personalizadas para cancros do sangue. Os pesquisadores pretendem criar modelos de medula óssea específicos para cada paciente que permitam aos médicos testar terapias e identificar a opção mais eficaz para cada indivíduo. Mais melhorias serão necessárias antes que isso se torne possível, mas o estudo representa um passo inicial importante.