A “fábrica de sangue” do nosso corpo consiste em tecido altamente especializado que contém células ósseas, nervos, vasos sanguíneos e vários outros tipos de células. Os pesquisadores recriaram agora esta rede complexa em laboratório usando apenas células humanas, uma inovação na área. Este novo sistema poderia ajudar a reduzir o número de experiências com animais necessárias para muitos tipos de investigação.
A medula óssea geralmente opera silenciosamente e em grande parte despercebida. Ele só entra em foco quando há problemas com sua função, como nos cânceres do sangue. Nestes momentos, é fundamental entender como o sangue é normalmente produzido e o que faz com que esse processo falhe.
Modelo de célula humana fornece uma nova ferramenta de pesquisa
Durante décadas, a maioria das pesquisas sobre medula óssea baseou-se em estudos com animais ou sistemas celulares simplificados que não imitavam totalmente o ambiente humano. Cientistas do Departamento de Biomedicina da Universidade de Basileia e do Hospital Universitário de Basileia criaram agora um modelo realista de medula óssea feito inteiramente de células humanas. A equipe, liderada pelo professor Ivan Martin e pelo Dr. Andres Garcia-Garcia, células-tronco A plataforma poderia potencialmente apoiar pesquisas sobre câncer no sangue, testes de drogas e possivelmente tratamentos personalizados no futuro.
Compreendendo o nicho da medula óssea
A medula óssea contém vários microambientes especializados chamados “nichos”. Um nicho que desempenha um papel central na geração de novas células sanguíneas está localizado perto da superfície óssea e tem sido associado à capacidade dos cancros do sangue resistirem ao tratamento. É chamado de nicho endosteal e abriga vasos sanguíneos, células do sistema imunológico, nervos e células ósseas. Até agora, nenhum modelo humano foi capaz de incluir todos estes componentes num único sistema.
Os pesquisadores desenvolveram agora um modelo para replicar 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 em uma estrutura óssea artificial e as guiou através de etapas controladas de desenvolvimento para gerar vários tipos de células da medula óssea. A análise mostrou que a estrutura tridimensional resultante correspondia estreitamente ao nicho endosteal humano. Também é maior que o modelo anterior, medindo 8 mm de diâmetro e 4 mm de espessura. Usando este modelo, os pesquisadores conseguiram manter a formação de células sanguíneas humanas em laboratório durante semanas.
Potencial para reduzir testes em animais
“Sabemos muito sobre como funciona a medula óssea a partir de estudos em ratos”, diz Ivan Martin. “No entanto, nosso modelo nos aproxima da biologia do organismo humano. Ele pode complementar muitos experimentos com animais em estudos de formação de sangue em condições saudáveis e doentes”. Este objetivo é consistente com os esforços mais amplos da Universidade para reduzir, melhorar e substituir experiências com animais sempre que viável.
O sistema também poderia apoiar o desenvolvimento de medicamentos. “No entanto, o tamanho do nosso modelo de medula óssea pode ser demasiado grande para este propósito específico”, explica Andres Garcia-Garcia. Para testar vários medicamentos ou doses simultaneamente, as plataformas precisam se tornar menores.
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 permitiriam aos médicos testar tratamentos e determinar as opções mais eficazes para cada indivíduo. Antes que isso aconteça, são necessárias mais melhorias, mas este estudo representa um passo inicial importante.
