Brasileiras criam biotinta para impressão 3D de tecido nervoso

A técnica pode contribuir para o estudo de doenças neurodegenerativas, testes de fármacos e, futuramente, ser usada na reconstrução de partes danificadas do cérebro.
[Imagem: Bruna Alice Gomes de Melo]

Bioimpressora 3D

Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) estão desenvolvendo uma biotinta - uma tinta biológica - capaz de produzir tecidos neurais que simulem o cérebro humano, permitindo o estudo mais preciso de doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer.

A biotinta será usada em uma bioimpressora 3D, que imprime diversas camadas até formar uma estrutura semelhante a um tecido ou órgão. Essa tecnologia tem sido testada por diversos grupos de pesquisa no mundo. No futuro, espera-se que esses tecidos e órgãos sintéticos possam ser usados em transplantes.

Por enquanto, esses órgãos em miniatura estão sendo usados como modelos experimentais para testar fármacos e estudar mecanismos relacionados ao desenvolvimento de doenças. Dentre os testes já realizados por grupos do Brasil e do exterior, a bioimpressão de células do cérebro se mostra a mais difícil, dada a complexidade do sistema nervoso central, composto de diferentes células que interagem entre si, de forma ainda pouco conhecida.

"A ideia desse estudo é ter um modelo tridimensional, mais complexo e mais próximo de um modelo in vivo, no qual possamos estudar mecanismos celulares de doenças neurodegenerativas," explicou a pesquisadora Bruna Alice de Melo.

A técnica de bioimpressão de tecidos neurais é diferente da utilizada na criação de organoides, como os minicérebros criados em laboratório por outra equipe brasileira no ano passado.

Criando um tecido artificial

A equipe testou diferentes proporções de gelatina (feita de colágeno, presente nos órgãos humanos) e alginato, substância à base de algas conhecida por ser biocompatível. Ambos possuem a vantagem de serem pastosos o suficiente para passarem pela agulha da impressora 3D e se solidificarem pouco depois de depositados em uma superfície.

Enquanto o colágeno dá firmeza para a peça bioimpressa, o alginato é poroso, permitindo a proliferação das células, essencial para se obter algo próximo do tecido real. Nos ensaios realizados, a proporção de 5% de gelatina se mostrou a mais promissora.

Um dos principais desafios para a impressão 3D de órgãos vivos é a vascularização, para fornecer oxigênio e nutrientes para os tecidos internos.
[Imagem: Grigoryan et al. - 10.1126/science.aav9750]

A ideia é imprimir a mistura em diferentes camadas, cada uma com diferentes células, como astrócitos, neuroblastos e células endoteliais. Os astrócitos são as células mais abundantes e de maior dimensão do sistema nervoso central. Os neuroblastos, por sua vez, são células precursoras dos neurônios.

As células endoteliais são as que formam os vasos sanguíneos. Impressas em formato tubular, elas simulam a presença dos vasos. Atualmente, a vascularização é um dos maiores empecilhos para a bioimpressão de órgãos, pois, sem sangue circulando e levando oxigênio e nutrientes, o órgão não tem como funcionar.

Nichos neurogênicos

Ainda assim, o tecido nervoso é bem mais complexo do que uma gelatina com neurônios, astrócitos e algum líquido circulando entre eles. Mesmo que os próximos passos da pesquisa incluam usar outras células cerebrais na biotinta, é preciso entender a interação entre elas e como se formam para que se possa reproduzir o funcionamento cerebral.

Por isso, o grupo pretende mimetizar os chamados nichos neurogênicos, onde são formadas as células-tronco neurais, que dão origem às outras células do sistema nervoso central. No cérebro, os nichos neurogênicos estão em partes como o hipocampo e a zona subventricular. A ideia da equipe é biomprimir as chamadas células-tronco neuroepiteliais, as mais primordiais das células-tronco neurais, e observar como elas formam as outras células.

Para que haja essa formação, serão adicionados na biotinta diferentes fatores morfogênicos - como são chamadas as proteínas e os peptídeos conhecidos por dar identidade às células.