Bioengenheiros mostraram que uma nova estratégia pode restaurar células-tronco danificadas e permitir que elas cresçam novamente em novos tecidos. O novo sistema de entrega de medicamentos pode ajudar bebês nascidos de gestações complicadas.
Por Universidade de Notre Dame com informações de Science Daily.
Dentro do cordão umbilical de um recém-nascido encontram-se células-tronco potencialmente salvadoras de vidas que podem ser usadas para combater doenças como linfoma e leucemia. É por isso que muitos novos pais optam por armazenar (“banco”) o sangue do cordão umbilical rico em células-tronco de seus bebês. Mas em 6 a 15 por cento das gestações afetadas pelo diabetes gestacional, os pais não têm essa opção porque a condição danifica as células-tronco e as torna inúteis.
Agora, em um estudo a ser publicado na Communications Biology , bioengenheiros da Universidade de Notre Dame mostraram que uma nova estratégia pode restaurar as células-tronco danificadas e permitir que elas cresçam novamente em novos tecidos.
No centro desta nova abordagem estão as nanopartículas especialmente projetadas. Com apenas 150 nanômetros de diâmetro – cerca de um quarto do tamanho de um glóbulo vermelho – cada nanopartícula esférica é capaz de armazenar medicamentos e entregá-los apenas às próprias células-tronco, anexando-se diretamente à superfície das células-tronco. Devido à sua formulação especial ou “afinação”, as partículas liberam o medicamento lentamente, tornando-o altamente eficaz mesmo em doses muito baixas.
Donny Hanjaya-Putra, professor assistente de engenharia aeroespacial e mecânica no programa de pós-graduação em bioengenharia de Notre Dame, que dirige o laboratório onde o estudo foi realizado, descreveu o processo usando uma analogia. “Cada célula-tronco é como um soldado. É inteligente e eficaz; sabe para onde ir e o que fazer. Mas os ‘soldados’ com quem estamos trabalhando estão feridos e fracos. Ao fornecer a eles essa ‘mochila’ de nanopartículas, estão dando a eles o que eles precisam para trabalhar de forma eficaz novamente.”
O principal teste para as novas células-tronco equipadas com “mochila” foi se elas poderiam ou não formar novos tecidos. Hanjaya-Putra e sua equipe testaram células danificadas sem “mochilas” e observaram que elas se moviam lentamente e formavam tecidos imperfeitos. Mas quando Hanjaya-Putra e sua equipe aplicaram “mochilas”, células-tronco previamente danificadas começaram a formar novos vasos sanguíneos, tanto quando inseridas em polímeros sintéticos quanto quando implantadas sob a pele de camundongos de laboratório, dois ambientes destinados a simular as condições do corpo humano .
Embora possa levar anos até que esta nova técnica chegue aos ambientes reais de saúde, Hanjaya-Putra explicou que tem o caminho mais claro de qualquer método desenvolvido até agora. “Os métodos que envolvem a injeção do medicamento diretamente na corrente sanguínea trazem muitos riscos e efeitos colaterais indesejados”, disse Hanjaya-Putra. Além disso, novos métodos, como a edição de genes, enfrentam uma longa jornada até a aprovação da Food and Drug Administration (FDA). Mas a técnica de Hanjaya-Putra usou apenas métodos e materiais já aprovados para ambientes clínicos pela FDA.
Hanjaya-Putra atribuiu o sucesso do estudo a um grupo de pesquisadores altamente interdisciplinar. “Esta foi uma colaboração entre engenharia química, engenharia mecânica, biologia e medicina – e sempre acho que a melhor ciência acontece na interseção de vários campos diferentes”.
O principal autor do estudo foi o ex-aluno de pós-doutorado em Notre Dame Loan Bui, agora membro do corpo docente da Universidade de Dayton, em Ohio; a bióloga de células-tronco Laura S. Haneline e a ex-bolsista de pós-doutorado Shanique Edwards da Escola de Medicina da Universidade de Indiana; As estudantes de doutorado em Bioengenharia de Notre Dame Eva Hall e Laura Alderfer; os alunos de graduação da Notre Dame Pietro Sainaghi, Kellen Round e a oradora oficial de 2021 Madeline Owen; Prakash Nallathamby, professor assistente de pesquisa, engenharia aeroespacial e mecânica; e Siyuan Zhang do Centro Médico do Sudoeste da Universidade do Texas.
Os pesquisadores esperam que sua abordagem seja usada para restaurar células danificadas por outros tipos de complicações na gravidez, como a pré-eclâmpsia. “Em vez de descartar as células-tronco”, disse Hanjaya-Putra, “no futuro, esperamos que os médicos sejam capazes de rejuvenescê-las e usá-las para regenerar o corpo. Por exemplo, um bebê nascido prematuro devido à pré-eclâmpsia pode ter que ficar a UTIN com um pulmão imperfeitamente formado. Esperamos que nossa tecnologia possa melhorar os resultados de desenvolvimento desta criança.”
O estudo foi possível graças ao financiamento da Iniciativa Advancing Our Vision Initiative in Stem Cell Research, de Notre Dame, do Instituto de Ciências Clínicas e Translacionais de Indiana, da American Heart Association e do National Institutes of Health.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Notre Dame . Original escrito por Brett Beasley.
Referência do jornal :
Loan Bui, Shanique Edwards, Eva Hall, Laura Alderfer, Kellen Round, Madeline Owen, Pietro Sainaghi, Siyuan Zhang, Prakash D. Nallathamby, Laura S. Haneline, Donny Hanjaya-Putra. Engineering bioactive nanoparticles to rejuvenate vascular progenitor cells. Communications Biology, 2022; 5 (1) DOI: 10.1038/s42003-022-03578-4
