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Um acidente de carro leva um paciente de idade com lesões severas no músculo que não irão curar. O tratamento com células-tronco musculares de um doador pode restaurar o tecido danificado, porém os médicos são incapazes de aplicar as células eficientemente. Porém, um novo método pode mudar isso.

Pesquisadores do Georgia Institute of Tecnology criaram uma matriz molecular de hidrogel para aplicar células-tronco musculares chamadas de células satélites (MuSCs) diretamente ao tecido muscular lesionado em pacientes no qual o músculo não se regenera direito. Em experimentos laboratoriais com camundongos, o hidrogel conseguiu entregar as MuSCs diretamente ao alvo afetado e estimulou o processo de cicatrização enquanto protegeu as células-tronco de reações imunológicas.

O método foi também bem-sucedido em camundongos com deficiência de tecido muscular que imita a distrofia muscular de Duchene e, se a pesquisa progredir, a nova terapia com hidrogel poderia um dia salvar vidas de pessoas que sofrem dessa doença.

Zona de Guerra da Inflamação

A injeção de MuSCs em células danificadas e tecidos inflamados têm provado ser ineficiente em parte porque as células-tronco encontram o sistema imune em pé de guerra.

“Qualquer lesão muscular atrairá as células imune do corpo. Tipicamente, ajudaria as células-tronco musculares a reparar o dano. Mas em pacientes de idade e em distrofias musculares, as células imunes levam à liberação de muitas toxinas como citocinas e radicais livres que matam as novas células-tronco” disse Young Jang, professor assistente na Georgia Tech’s School of Biological Sciences e um dos principais investigadores do estudo.

Apenas entre 1 e 20% das MuSCs injetadas chegam até o tecido danificado, e aquelas que conseguem, alcançam o destino já enfraquecidas. Ademais, alguns danos teciduais fazem qualquer injeção impraticável, levando à necessidade de novas estratégias.

“Nosso novo hidrogel protege as células-tronco, que multiplicam e desenvolvem-se dentro da matriz. O gel é aplicado ao músculo lesionado e as células são então transplantadas ao tecido e o ajudam na cicatrização”, diz Woojin Han, um pesquisador pós-doutor da Georgia Tech’s School of Mechanical Engineering e primeiro autor do trabalho.

Han, Jang e Andreas Garcia, outro principal investigador do estudo, publicaram seus resultados no dia 15 de agosto de 2018, na revista Science Advances. O National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases do NIH fundaram a pesquisa.

Hidrogel: redes aquosas

O hydrogel começa com uma solução baseada em água de componentes moleculares que lembram cruzes, e outros componentes que fazem com que a ponta das cruzes se liguem umas às outras. Quando os componentes se juntam, eles se fundem em uma rede molecular suspensa na água, resultando em um material com a consistência de um gel.

 

 

Se as células-tronco ou alguma medicação é misturada na solução, quando a rede ou matriz se forma, ela apanha o tratamento para entrega no local lesionado e protege as células da morte e dissipação no corpo humano.  Pesquisadores podem com segurança e facilidade sintetizar hidrogeis e também fabricá-los ajustando seus componentes, como os pesquisadores da Georgia Tech fizeram com o novo hidrogel.

“Basicamente o hidrogel prende as células satélites do musculo em uma rede, mas as células também apanham os elementos químicos que construímos dentro dessa rede”, diz Han.

As “trincas” do hidrogel, que se ligam com as proteínas das membranas das células-tronco, não só aumentam a adesão celular à rede como também as impede de cometer suicídio. Células-tronco tendem a se matar quando se desprendem ou boiam livremente.

Os componentes químicos e as células são misturados na solução e então são aplicados ao músculo lesionado, onde essa mistura cria uma matriz de gel que “cola” as células-tronco no lugar. O gel é biocompatível e também biodegradável.

“As células-tronco se mantém multiplicando e crescendo no gel após a sua aplicação”, disse Jang. “Então o hidrogel degrada e deixa pra trás as células transplantadas no tecido muscular do jeito natural que as células-tronco estariam”

Exemplo de dispositivo eletrônico em matriz de hidrogel

O colapso das células-tronco

Em pacientes jovens e saudáveis, as células satélite do músculo fazem parte do mecanismo natural de cicatrização e cura.

“As células satélites do músculo são células-tronco residentes no nosso músculo esquelético. Elas vivem na fibra muscular como um pontinho, e seu papel é fazer novos tecidos musculares”, disse Han.

“Quando envelhecemos, nós perdemos massa muscular, e o número de células satélites também diminui. As que sobraram ficam fracas. É um duplo azar.”, disse    Jang. “Em uma idade muito avançada, o paciente para de regenerar o músculo completamente”.

“Com o sistema que construímos, nós achamos que podemos introduzir células doadoras para aumentar o mecanismo de reparo em pacientes mais velhos”, disse Han. “Nós também queremos esse trabalho em pacientes com distrofia muscular de Duchene”.

“A distrofia muscular de Duchene é surpreendentemente frequente”, disse Jang. “Mais ou menos 1 em 3,500 meninos possuem. Eles acabam tendo falhas respiratórias que levam à morte, então esperamos que possamos utilizar essa matriz para reconstruir os músculos diafragmáticos”.

Se o método chegar a ensaios clínicos, os pesquisadores provavelmente trabalharão no potencial de rejeição das células doadas aos pacientes.

REFERÊNCIAS:

Texto traduzido do site News-Medical.net

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