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Baseados em técnicas de engenharia de células-tronco, os cientistas conseguiram enxertar células melhoradas em tecidos pulmonares lesionados em modelos animais
Pesquisadores da Universidade de Boston descreveram uma nova abordagem para enxertar células modificadas em tecido pulmonar lesionado. Estas descobertas podem levar a novas formas de tratamento de doenças pulmonares, como enfisema, fibrose pulmonar e COVID-19. A pesquisa desenvolvida ao longo de mais de 20 anos resultou em dois estudos recentes, publicados na revista Cell Stem Cell, que descrevem as metodologias para a engenharia de células-tronco pulmonares e seu transplante em pulmões experimentais lesionados sem necessidade de imunossupressão.
Os cientistas que lideram este trabalho, no Centro de Medicina Regenerativa em Boston (Center for Regenerative Medicine – CReM), têm procurado por mais de 20 anos uma forma de enxertar células em tecidos pulmonares lesionados com o objetivo de regenerar as vias respiratórias ou os alvéolos pulmonares.
Dentre as estratégias, eles imaginavam que, para que o enxerto fosse duradouro e funcional, seria importante reconstituir os “compartimentos-tronco”, ou seja, as áreas precursoras do pulmão, também conhecidas como nichos de células-tronco. Assim, eles se concentraram primeiro no desenvolvimento de métodos para a engenharia, ou seja, a modificação genética, de cada uma das células-tronco ou precursoras do pulmão em laboratório, usando células-tronco pluripotentes, e depois desenvolveram métodos para transplantar essas células em modelos experimentais de camundongos com pulmões lesionados.
Em um dos trabalhos, intitulado “Reconstituição de células-tronco das vias aéreas por transplante de células basais derivadas de células-tronco primárias ou pluripotentes”, os pesquisadores do CReM se concentraram nas vias aéreas pulmonares. Essas vias aéreas são revestidas por um epitélio, tecido de revestimento dos órgãos, que possui células-tronco bem descritas, chamadas “células basais”, que são responsáveis pela manutenção dessas vias aéreas ao longo da vida.
Assim, “Ao diferenciar o modelo experimental e as células-tronco pluripotentes humanas em células basais das vias aéreas em laboratório, fomos então capazes de usar essas células para reconstituir o compartimento de células-tronco das vias aéreas modelo lesionadas in vivo (em tecido vivo). Isso resultou em enxertos duradouros das células basais modificadas em um modelo imunocompetente – o modelo imunocompetente significa que não precisou passar por terapia de imunossupressão para receber o transplante.
Os imunossupressores são medicamentos que evitam a rejeição do órgão, ou células, transplantados. Assim, como foram usadas células do próprio indivíduo modificadas, não houve a necessidade de imunossupressão. – Então, como as células foram enxertadas como células basais, as células-tronco normais das vias aéreas, elas foram capazes de se auto-renovar ou fazer cópias de si mesmas, dividindo-se e também dando origem a outros tipos de células que juntos formam um epitélio funcional das vias aéreas”, explicou o autor correspondente Darrell Kotton, professor de medicina na Escola de Medicina Chobanian & Avedisian da Universidade de Boston e diretor do CReM.
Em seu segundo artigo, intitulado “Enxerto alveolar durável de células epiteliais pulmonares derivadas de PSC em camundongos imunocompetentes”, os pesquisadores do CReM tiveram como alvo os sacos de ar pulmonares, conhecidos como alvéolos. Kotton e sua equipe desenvolveram métodos para enxertar células modificadas nos alvéolos, a região do pulmão responsável pelas trocas gasosas.
As células enxertadas formaram ambos os tipos de células alveolares, chamadas pneumócitos tipo 1 e tipo 2. Como os pneumócitos tipo 2 atuam como progenitores dos alvéolos pulmonares ao longo da vida, a formação de novos pneumócitos tipo 2 a partir de suas células transplantadas garantiu que as células se auto-renovassem e se diferenciassem para manter os alvéolos pulmonares por um longo tempo.
Nesse contexto, os pesquisadores acreditam que a reconstituição das regiões precursoras de células pulmonares nas vias respiratórias e alvéolos utilizando células modificadas a partir de células-tronco pluripotentes é uma descoberta importante com muitas implicações para o tratamento futuro de doenças pulmonares que envolvem lesões, degeneração ou mutações.
“Uma vez que as células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) podem ser geradas a partir do sangue ou da pele de qualquer indivíduo através de uma tecnologia chamada reprogramação, esperamos que este trabalho ajude a abrir caminho para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas onde as iPSCs possam ser feitas a partir de qualquer paciente com doença pulmonar, diferenciadas em células-tronco pulmonares em laboratório e usada para transplante para reconstituir as vias aéreas saudáveis e os tecidos epiteliais alveolares de uma forma que seja durável e funcional”, disse Martin Ma, primeiro autor do primeiro artigo e MD/ Doutorando no laboratório Kotton.
Para aqueles que sofrem de doenças pulmonares genéticas, como fibrose cística e discinesia ciliar primária, é possível editar o gene afetado das células no laboratório antes do transplante, o que significa que as células recém-enxertadas terão sua mutação genética corrigida e deverão estar livres de doenças.
“Como essas células serão do próprio paciente, diferindo apenas no gene corrigido, em teoria elas não deveriam ser rejeitadas após o transplante de volta para aquele paciente, evitando assim qualquer necessidade de imunossupressão, como demonstramos em nossas duas provas de conceito de transplante em modelos experimentais imunocompetentes” acrescentou Michael Herriges, PhD, primeiro autor do segundo artigo e pós-doutorado no laboratório Kotton.
Assim, embora o tratamento de doenças pulmonares como enfisema, fibrose pulmonar e COVID-19 ainda exija muitas pesquisas, essas novas estratégias trazem esperança de que aqueles com mutações genéticas que causam danos às vias aéreas ou alvéolos pulmonares, como crianças ou adultos com formas familiares de doença pulmonar, poderão ser tratados no futuro com este tipo de abordagem.
Colaboração:
Jéssica de Moura Soares sobre a autora
Jéssica de Moura Soares é bacharel em Biotecnologia pela Universidade Federal do Ceará (UFC), Mestre e agora doutoranda em Bioquímica pela Universidade de São Paulo (USP). Se interessa por iniciativas onde a ciência ajuda a transformar o mundo em um lugar mais sustentável e igualitário. Entusiasta da divulgação científica, acredita que a ciência tem que ser de fácil acesso a todos.
Fontes e mais informações sobre o tema:
Matéria no site G1, intitulada ” Terapia gênica tem potencial para tratar alcoolismo severo”, publicada em 15/08/23. https://g1.globo.com/bemestar/blog/longevidade-modo-de-usar/post/2023/08/15/terapia-genica-tem-potencial-para-tratar-alcoolismo-severo.ghtml
Matéria no site OHSU News, intitulada “Study shows promise of gene therapy for alcohol use disorder”, publicada em 14/08/23. https://news.ohsu.edu/2023/08/14/study-shows-promise-of-gene-therapy-for-alcohol-use-disorder
