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"Micropulmões" sintéticos podem levar a pesquisa COVID-19 para o próximo nível...

Quando o SARS-CoV-2 começou sua furiosa disseminação ao redor do globo, os cientistas levaram apenas alguns meses para desenvolver as primeiras ferramentas para estudar ou neutralizar o vírus. O que está faltando até agora, no entanto, são métodos confiáveis ​​para localizar a doença - não o patógeno em si, mas os eventos biológicos complexos que ocorrem dentro das células e tecidos humanos infectados.

Culturas de células 3D semelhantes a botões pulmonares. No embrião real, as células verdes dariam origem às vias aéreas, enquanto as células vermelhas se tornariam alvéolos.

A pesquisa destinada a compreender como o COVID-19 causa estragos nos pulmões, por exemplo, tem sido frequentemente realizada com diversas células cancerígenas de pulmão que apresentam diferenças cruciais com as células visadas pelo vírus.

“Houve muitas mudanças de terreno para um trabalho preciso”, diz Ali H. Brivanlou , o professor Robert e Harriet Heilbrunn de Rockefeller.

Agora, o laboratório de Brivanlou está apresentando uma tecnologia baseada em células-tronco que torna possível a produção em massa de culturas de tecidos que imitam os botões pulmonares, as estruturas embrionárias que dão origem aos nossos órgãos respiratórios. Quando infectados com SARS-CoV-2 em laboratório, esses “micropulmões” sintéticos oferecem um modelo poderoso para investigar os mecanismos do COVID-19 e fazer a triagem de novas drogas.

Os resultados estão disponíveis online no servidor de pré-impressão bioRxiv antes da publicação em um jornal revisado por pares.

De tapetes a touceiras

O pós-doutorado Edwin Rosado Olivieri chegou ao laboratório de Brivanlou no início de 2020, pouco antes de o estado de Nova York entrar em bloqueio. Ex-aluno de pós-graduação na Universidade de Harvard, ele veio para investigar como órgãos viscerais, como intestino, fígado e pâncreas tomam forma durante o desenvolvimento embrionário, mas imediatamente mudou os planos para trabalhar no novo coronavírus.

Em experimentos de laboratório comuns, as células são cultivadas em um tapete de camada única, fixando-se firmemente no fundo do prato, sem receber muita informação de seus vizinhos. Para ver se ele poderia induzir células-tronco geradas em laboratório a se auto-organizarem em algo mais parecido com tecido pulmonar embrionário, Rosado Olivieri em vez disso as cultivou dentro de uma matriz elaborada, persuadindo as células a subirem em cima e em volta umas das outras e trocarem mensagens, como reais as células-tronco fazem no decorrer do desenvolvimento.

Em momentos cuidadosamente ajustados, ele estimulava as células com sinais que imitavam os que orientavam a diferenciação das células pulmonares em redes embrionárias. Após duas semanas, as células formaram botões idênticos cujos perfis moleculares se assemelhavam aos observados nos primeiros estágios do desenvolvimento pulmonar fetal - incluindo a formação de vias aéreas e alvéolos, estruturas conhecidas por serem danificadas em muitas pessoas com COVID-19 grave.

Imitando a doença

Em seguida, os pesquisadores banharam os botões pulmonares com três drogas de anticorpos COVID-19, dois dos quais estão sendo estudados em testes em humanos , e se uniram a colegas no laboratório de Charles M. Rice para infectar os botões com SARS-CoV-2. Esses experimentos mostraram que os botões infectados oferecem um modelo de doença realista para avaliar a potência de novos compostos de drogas; como os cientistas esperavam, diferentes combinações de anticorpos reduziram a infecção em níveis semelhantes aos observados em experimentos anteriores .

Os pesquisadores afirmam que outros esforços foram feitos para estudar COVID-19 em tecidos sintéticos, como os organóides pulmonares, mas enfatizam que o novo sistema é prático porque pode ser facilmente ampliado para produzir grandes quantidades de tecido pulmonar. “Os botões pulmonares humanos sintéticos nos permitem recapitular as principais características da doença que, de outra forma, seriam inacessíveis para experimentação”, diz Rosado Olivieri. “Eles nos dão a oportunidade de entender como esse vírus interage com as células pulmonares e induz patologias.”

Além disso, ao oferecer uma fonte ilimitada de tecido relevante para doenças, o modelo tornará possível rastrear vastas bibliotecas químicas em busca de medicamentos que poderiam ser usados ​​para "bloquear e combater COVID-19 ou outros vírus respiratórios que possam surgir no futuro, ”Rosado Olivieri diz. E suas aplicações podem se estender ainda mais.

“Os botões pulmonares nos permitirão recapitular os eventos moleculares que impulsionam o desenvolvimento pulmonar normal, bem como os cânceres de pulmão subjacentes, infecções respiratórias e uma série de doenças pulmonares para as quais atualmente não há tratamento”, diz Brivanlou.

Ali Brivanlou

Ali Brivanlou
Robert e Harriet Heilbrunn Professor
Laboratório de Embriologia Sintética

Link Artigo Original

The Rockefeller University

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