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Imagine um dispositivo menor que a caixa de sapatos de uma criança que pode simular qualquer doença humana em múltiplos órgãos ou testar novos medicamentos sem nunca entrar – ou prejudicar – o corpo.
Cientistas da Northwestern University desenvolveram esta nova tecnologia – chamada Lattice – para estudar interações entre até oito culturas de tecidos de órgãos únicos (células de um órgão humano) por longos períodos de tempo para replicar como os órgãos reais responderão. É um grande avanço em relação aos atuais sistemas in vitro, que só podem estudar duas culturas celulares simultaneamente.
O objetivo é simular o que acontece dentro do corpo para analisar, por exemplo, como a obesidade pode afetar determinada doença; como as mulheres metabolizam as drogas de forma diferente dos homens; ou o que pode estar inicialmente provocando uma doença que eventualmente afeta múltiplos órgãos.
“Quando algo está acontecendo no corpo, não sabemos exatamente quem está falando com quem”, disse a cientista-chefe Julie Kim, professora de obstetrícia e ginecologia na Faculdade de Medicina Feinberg da Universidade Northwestern. “Atualmente, os cientistas usam placas que contêm um ou dois tipos de células e depois fazem pesquisas e análises aprofundadas, mas o Lattice oferece um enorme avanço. Esta plataforma é muito mais adequada para imitar o que está acontecendo no corpo, porque pode simular assim muitos órgãos ao mesmo tempo.”
Um estudo detalhando a nova tecnologia será publicado em 3 de outubro na revista Laboratório em um chip.
Simulador de doença escolha sua própria aventura
O dispositivo microfluídico possui uma série de canais e bombas que fazem com que o meio (sangue simulado) flua entre os oito poços. Um computador conectado ao Lattice controla com precisão a quantidade de mídia que flui através de cada poço, onde e quando flui. Dependendo da doença ou medicamento que o cientista deseja testar, eles podem preencher cada poço com um tecido de órgão, hormônio, doença ou medicamento diferente.
Por exemplo, o laboratório de Kim está usando o Lattice para estudar a síndrome do ovário policístico (SOP), que é uma condição caracterizada por um desequilíbrio dos hormônios reprodutivos e problemas de metabolismo. Os cientistas ainda não sabem ao certo por que ou como a SOP se desenvolve. Embora afete os ovários, muitos outros sistemas orgânicos do corpo são afetados.
“O que podemos fazer com o Lattice é começar a manipular e controlar qual órgão está causando a doença”, disse Kim. “Então, em um experimento, poderíamos começar com um ovário com SOP para ver como ele afeta o fígado ou os músculos. Outro experimento poderia examinar se é o alto nível de insulina associado à doença que está levando os diferentes sistemas orgânicos a se comportarem de maneira irregular. controlar os tecidos e ordená-los de maneiras específicas.”
Uma verificação à prova de falhas antes dos ensaios clínicos
O método atual de testar novos medicamentos começa no laboratório em uma placa (in vitro), depois é testado em modelos animais e, em seguida, passa para ensaios clínicos em humanos.
“Não há nada entre os testes em animais e os testes clínicos em humanos, e descobrimos que muitos medicamentos falham em humanos”, disse Kim. “O Lattice pode ser o passo intermediário entre os estudos em animais e os ensaios clínicos, porque podemos testar medicamentos que passaram nos estudos em animais para ver se são seguros para os tecidos humanos. É mais uma verificação à prova de falhas antes de colocá-los nos corpos.”
Lattice pode testar por mais tempo do que outros sistemas in vitro
As culturas celulares primárias padrão nas atuais placas in vitro não sobrevivem por muito tempo, disse Kim. Mas o Lattice foi projetado para fornecer meios frescos (sangue simulado) às culturas e para eliminar resíduos através do bombeamento de meios através de cada um dos oito poços, para que os tecidos sobrevivam por mais tempo. Os cientistas testaram o sistema por até 28 dias e esperam durar mais, disse Kim.
“Por exemplo, a obesidade é um importante fator de risco para o câncer endometrial”, disse Kim. “Nunca poderíamos estudar o impacto dos fatores de risco em uma placa porque eles exigem culturas de longo prazo. No Lattice, podemos estudar como a gordura afeta diretamente o endométrio por um longo período de tempo e estudar algumas mudanças iniciais que ocorrem nas células endometriais. “
Fácil de usar para amplo uso em pesquisas
Lattice é a versão de segunda geração do EVATAR, cuja criação foi liderada por Teresa Woodruff, ex-membro do corpo docente da Northwestern e coautora do estudo atual. EVATAR é um trato reprodutivo feminino em miniatura que permite aos cientistas realizar testes muito necessários de novos medicamentos para segurança e eficácia no sistema reprodutor feminino. O Lattice foi criado para estudar muito mais doenças em homens e mulheres. É mais barato e mais fácil de usar, o que Kim espera permitir seu amplo uso nas áreas de pesquisa e farmacêutica.
“Desde o EVATAR, queríamos fazer algo fácil de usar, para que você não precisasse de engenheiros disponíveis para montá-lo ou solucionar problemas”, disse Kim. “Queríamos torná-lo tão fácil quanto usar um smartphone – tirá-lo da caixa, ligá-lo e usá-lo – para que os pesquisadores possam obter dados e não gastar muito tempo tentando trabalhá-los em seu laboratório”.
O estudo, “Um novo dispositivo microfluídico independente de tecido para modelar fisiologia e doenças: a plataforma treliça”, foi conduzido em colaboração com cientistas da Universidade de Illinois em Chicago, da Universidade Rutgers e da Universidade Estadual de Michigan. Hannes Campo, da Northwestern, pós-doutorado no laboratório de Kim, é o primeiro autor do estudo.
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