Medicina Regenerativa - Bioengenharia

Modelos de Bioengenharia Tecidual com Potencial Aplicabilidade em Órgãos e Sistemas de Seres Humanos

- Defina medicina regenerativa e diga que tipos de doenças e problemas podem ser tratados com esta terapia.

A medicina regenerativa é a área da medicina que procura reparar ou substituir tecidos e órgãos que foram danificados por doenças, traumas ou problemas congênitos; possibilitando o restabelecimento da sua função. As ferramentas usadas para atingir esses resultados são a engenharia de tecidos, terapias celulares, e órgãos artificiais. A medicina regenerativa visa tratar problemas como reconstruir o tecido cardíaco, reparar danos por acidente vascular cerebral ou lesões na medula espinhal, reverter os efeitos de doenças como a esclerose múltipla, diabetes mellitus, doença de Alzheimer e de Parkinson e etc.

Por exemplo, um indivíduo com diabetes tipo 1 não pode produzir insulina, necessitando de injeções diárias de insulina para manter os níveis de açúcar no sangue sob controle. A medicina regenerativa procura resolver isso regenerando as ilhotas de Langerhans, que permitem ao indivíduo produzir insulina. Isso significa que não seria necessário injeções de insulina e o metabolismo normal do açúcar do paciente seria retornado (Martin, 2017).

- Que tipos de células estão a ser mais utilizadas nas diferentes áreas de Medicina Regenerativa e explique porquê?

As células-tronco (CTs) são utilizadas na medicina regenerativa pelo seu alto potencial de diferenciação e especialização dentro de um organismo, seja para repovoar, regenerar ou gerar um tecido ou um órgão. As células-tronco possuem classificações de potencialidades e seu decaimento na possibilidade de gerar determinados tipos celulares.

As CTs embrionárias representam uma população pluripotente de células com capacidade de proliferar de forma indiferenciada, mantendo a capacidade de se desenvolver ao longo das linhagens ectodérmicas, mesodérmicas ou endodérmicas, bem como linhagens extra-embrionárias e somáticas (SALVATORI et al., 2013). As CTs hematopoiéticas pluripotentes são encontradas na placenta e no cordão umbilical, e de acordo com Gowdak (2006), estas também podem ser encontradas na medula óssea vermelha, possuindo a capacidade de se diferenciar em granulócitos, mielóides e linfóides, com função de recuperação hematológica por meio de transplante e em várias outras células especializadas. Além disso, populações de células tronco adultas têm sido encontradas em muitos tecidos adultos além da medula óssea e do trato gastrointestinal, incluindo o cérebro, pele e músculo (ATALA, 2009). As CTs mesenquimais dão origem a fibroblastos, osteócitos, condrócitos e adipócitos possuindo potencial oncogênicos (MARTINS, 2007). São conhecidas também como CT do estroma com a capacidade de se diferenciar em células de linhagem dos tecidos conjuntivos, além dos já citados. Podem ser encontradas em adultos e em embriões (WU et al., 2006). Apesar da existência de questões éticas envolvidas, o poder científico na manipulação dessas células torna-se ilimitado, na medida em que as suas características fenotípicas sejam adequadamente mapeadas.

- Escolha um órgão e desenvolva um plano para o regenerar: decida qual o melhor tipo de arcabouço, quais células são necessárias e a (s) fonte (s), bem como os fatores ambientais necessários para apoiar a regeneração do órgão.

Plano para regeneração do osso:

O uso da hidroxiapatita (HA), principal componente inorgânico do osso natural e material natural com excelente biocompatibilidade possui vantagens como: potencial osteocondutor, lenta degradação, não-toxicidade, propriedades não-inflamatórias, e não-imunogênicas; combinado com o polímero sintético biodegradável poli (ε-caprolactona) (PCL), que possui alta biodegradabilidade, características elásticas e baixa resposta inflamatória, é uma boa opção como arcabouço, visto que apesar dos benefícios da HA usada isoladamente, possui limitações como  dificuldade de remodelação, dureza, fragilidade e falta de flexibilidade. Para contornar esses inconvenientes, a combinação de HA com o polímero PCL, pode superar as propriedades mecânicas de HA e melhorar as propriedades de osteocondutividade, sendo um excelente candidato como arcabouço. Como o biomaterial deve mimetizar a morfologia, estrutura e função óssea para otimizar a integração com os tecidos vizinhos, sua estrutura deve ser altamente porosa, cerca de 80%, e sua estrutura deve possuir macroporos, com tamanho entre 200-400μm para que ocorra uma adequada formação óssea. Células tronco mesenquimais da medula óssea podem ser isoladas do paciente, expandidas in vitro, e semeadas no arcabouço de HA/PCL junto com o fator de crescimento BMP-7, que é um fator de crescimento importante no processo de osseoindução. Em condições de cultura controladas ocorrerá a diferenciação das células em osteoblastos, que são responsáveis pela síntese da matriz extracelular (MEC) óssea e, finalmente o arcabouço pode ser implantado no defeito ósseo.

- Refira quais as estratégias mais recentes que estão a ser seguidas na área de medicina regenerativa do sistema neuronal, osso, cartilagem e renal.

Estratégias para o sistema neuronal incluem abordagens que combinam biomateriais com células para fins de encapsulamento melhorando a entrega de farmacoterapias; e abordagens que visam a utilização de biomateriais e células para engenharia de tecidos in situ.

O acidente vascular cerebral leva à cavitação que resulta na perda completa de células, vasculatura e matriz extracelular, e o vazio é tipicamente preenchido com líquido extracelular e detritos celulares. A injeção de enxertos de suspensão resulta na migração de células implantadas para o tecido hospedeiro, em vez de substituição do tecido perdido. O biomaterial semeado por células dentro da cavidade resulta na retenção de células implantadas e na formação de tecido de novo primitivo (BIBLE et al., 2009; PARK et al., 2002). Além disso, o implante de uma combinação de NSCs e células endoteliais poderia levar à rápida formação de unidades neurovasculares dentro dessa cavidade, potencialmente sendo incorporada em microesferas de hidrogel de diacrilato de poli (etileno glicol) (FRANCO et al., 2009). E a administração de medicamentos por meio do uso de biomateriais proporcionam um produto local e sustentável podendo ser contados como agentes de potência neuroprotetores (MODO et al, 2010).