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Os cientistas desenvolveram uma matriz extracelular sintética (ECM) que pode suportar o crescimento de um mini endométrio em um prato por pelo menos duas semanas. O endométrio – o revestimento mucoso do útero – tem sido historicamente difícil de modelar em laboratório, o que limitou a capacidade dos cientistas de estudar seu papel em estados saudáveis e doentes, como a endometriose. A matriz, descrita em 11 de agosto na revista Medpermite que as células interajam em um ambiente que recapitula a fisiologia humana, o que pode ajudar os pesquisadores a simular melhor a resposta saudável e patológica aos ciclos menstruais.
“Com esta matriz, podemos começar a extrapolar e utilizar amostras de pacientes que foram diagnosticados com certas doenças reprodutivas”, diz o primeiro autor Juan Gnecco, da Tufts University. “Podemos começar a explorar como os organoides cultivados a partir das células dos pacientes estão se comportando de maneira diferente das de indivíduos saudáveis”.
Até agora, os cientistas cultivavam organoides – mini órgãos em uma placa de Petri – com um tipo de hidrogel de origem natural chamado Matrigel. Apesar de permitir um certo grau de suporte ao crescimento organoide, o Matrigel também contém proteínas que podem interferir na comunicação célula-célula. Isso é particularmente importante ao modelar o endométrio, pois ele é composto principalmente de glândulas epiteliais e células do estroma, e seu crosstalk afeta como o tecido endometrial muda ao longo do ciclo menstrual sob a influência dos hormônios sexuais.
“Se as células do estroma tentarem falar com a célula epitelial, é como tentar falar com seu amigo se você estiver na pista do aeroporto na hora do rush”, diz a autora sênior Linda Griffith, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, sobre o endométrio. organóides co-cultivados com estroma em Matrigel.
Griffith, Gnecco e sua equipe projetaram um ECM sintético usando hidrogel e um conjunto mínimo de sinais biológicos. Em seguida, eles cultivaram estroma endometrial e organoides epiteliais de doadores humanos juntos na matriz sintética, e a co-cultura permaneceu intacta durante o período experimental de pelo menos 15 dias. Em contraste, Matrigel não suportou culturas estromais e se desintegrou e encolheu parcialmente no dia 15.
O design do ECM sintético também permite que as células sequestrem sua própria matriz à medida que crescem. “Uma das coisas que podem ser diferentes entre uma doença e uma célula normal é que elas podem produzir conjuntos ligeiramente diferentes de moléculas de matriz”, diz Griffith. “Com este ECM, podemos criar um microambiente semelhante ao que as células estão experimentando na Vivo. Isso é algo que nos deixa muito animados.”
Para testar se a matriz poderia suportar o crescimento e o funcionamento das células epiteliais e estromais do endométrio, os pesquisadores trataram as co-culturas com uma progesterona sintética, um hormônio sexual que desempenha um papel fundamental no ciclo menstrual, para imitar as condições de parte do ciclo menstrual. ciclo menstrual. O hormônio fez com que a camada epitelial dos organoides ficasse mais espessa, aumentou a secreção de uma proteína pró-gestacional e induziu a diferenciação estromal, as mesmas alterações também observadas em humanos.
A equipe então expôs as culturas com um tipo de citocina pró-inflamatória ligada a doenças endometriais em humanos, incluindo endometriose, uma condição caracterizada por tecidos endometriais crescendo fora do útero. Eles viram que em co-culturas que continham células epiteliais e estromais, a citocina aumentava muito a proliferação de células epiteliais, uma característica observada em pessoas com endometriose. O crescimento anormal não foi observado em monocultivo que continha apenas células epiteliais.
“Isso realmente destaca que a comunicação celular é importante, não apenas para a sinalização de hormônios sexuais, mas também para a comunicação inflamatória entre as células”, diz Gnecco. “Ainda há mais sobre o mecanismo que precisamos aprofundar, e agora existe uma plataforma que pode ser usada para investigar isso com mais detalhes. Haverá um enorme benefício para outros estudos posteriores a isso”.
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