Cientistas deram um passo importante no caminho para tratar lesões da medula espinal que provocam paralisia.
Organoides humanos de medula espinal em laboratório
Em placas de laboratório, uma equipa da Universidade Northwestern conseguiu cultivar pequenos organoides da medula espinal humana. Depois, provocou lesões nesses mini-tecidos e aplicou um tratamento que ajudou o tecido a reparar-se e a regenerar-se.
"Decidimos desenvolver dois modelos diferentes de lesão num organoide humano da medula espinal e testar a nossa terapia para ver se os resultados se assemelhavam ao que já tínhamos observado anteriormente no modelo animal", afirma o bioengenheiro Samuel Stupp.
"Depois de aplicarmos a nossa terapia, a cicatriz glial diminuiu significativamente, tornando-se quase impercetível, e vimos neuritos a crescer, semelhante à regeneração de axónios que vimos em animais. Isto valida que a nossa terapia tem boas probabilidades de funcionar em humanos."
Porque é que as lesões da medula espinal levam a paralisia
As lesões da medula espinal conduzem muitas vezes a paralisia porque as células nervosas danificadas no sistema nervoso central têm uma capacidade limitada de regeneração. Em parte, isto acontece devido a mecanismos de supressão que travam o crescimento de novos axónios e também devido à formação de tecido cicatricial, no qual as fibras nervosas têm dificuldade em penetrar.
Terapia IKVAV-PA e as “moléculas dançantes”
Em trabalhos anteriores, Stupp e a sua equipa criaram um material chamado IKVAV-PA, que foi usado para reverter a paralisia em ratos com lesões graves da medula espinal. O elemento central do tratamento são peptídeos terapêuticos supramoleculares - apelidados de moléculas “dançantes” - capazes de acompanhar o movimento dos recetores nas células nervosas, estimulando assim o recrescimento dos axónios.
"Tendo em conta que as próprias células e os seus recetores estão em movimento constante, pode imaginar que moléculas que se movem mais rapidamente encontram estes recetores com maior frequência", explicou Stupp em 2021. "Se as moléculas forem lentas e não tão 'sociais', poderão nunca chegar a entrar em contacto com as células."
Os modelos em ratos são valiosos, mas representam apenas uma fase inicial. Apesar de estes pequenos animais permitirem explorar potenciais terapias em laboratório, o passo seguinte mais lógico é avaliá-las em tecido humano - não em pessoas, onde algo poderia correr mal, mas em massas celulares cultivadas a partir de células estaminais.
"Um dos aspetos mais entusiasmantes dos organoides é podermos usá-los para testar novas terapias em tecido humano", diz Stupp. "Sem ser um ensaio clínico, é a única forma de atingir este objetivo."
Como foram criados e lesionados os organoides
Foi exatamente isso que os investigadores fizeram. A partir de células estaminais pluripotentes induzidas de um dador adulto, cultivaram organoides de medula espinal com 3 milímetros de largura e mantiveram-nos em cultura durante vários meses. Ao longo desse período, os organoides desenvolveram grande parte da arquitetura celular de uma medula espinal humana, incluindo neurónios, astrócitos e camadas de tecido organizadas.
Quando os organoides atingiram maturidade suficiente, alguns foram cortados com um bisturi, enquanto outros sofreram uma lesão por compressão semelhante ao esmagamento que pode ocorrer num acidente de viação. Ambos os tipos de lesão podem resultar em paralisia.
Em todos os casos, os organoides apresentaram morte imediata de células nervosas, crescimento de cicatrizes gliais que se formam em torno da zona lesada no sistema nervoso central e inflamação - uma resposta semelhante à observada em lesões reais da medula espinal.
"Conseguimos distinguir entre os astrócitos que fazem parte do tecido normal e os astrócitos na cicatriz glial, que são grandes e muito densamente compactados", afirma Stupp. "Também detetámos a produção de proteoglicanos de sulfato de condroitina, que são moléculas no sistema nervoso que respondem a lesões e a doença."
Aplicação do IKVAV-PA e resultados observados
De seguida, o líquido IKVAV-PA foi aplicado a algumas das lesões, enquanto outras receberam um controlo sem as moléculas dançantes. Nas lesões tratadas, o líquido gelificou de imediato, formando um andaime, ao mesmo tempo que as moléculas ativas incentivavam - química e fisicamente - o recrescimento das células nervosas.
A diferença foi marcante. Em comparação com o grupo de controlo, os organoides tratados exibiram significativamente menos inflamação e cicatrização, e um recrescimento significativamente maior de células nervosas.
Ainda é provável que faltem anos até estar pronto para testes em humanos, mas a consistência dos resultados, tanto em modelos de tecido de rato como em tecido humano, é muito promissora para o desenvolvimento de terapêuticas futuras.
A investigação foi publicada na Nature Biomedical Engineering.
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