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Bebês e camundongos recém-nascidos podem curar naturalmente danos aos ossos que formam o topo do crânio, mas essa habilidade é perdida em adultos. Em um novo estudo publicado na Anais da Academia Nacional de CiênciasPesquisadores da Universidade de Pittsburgh desenvolveram uma nova abordagem que promoveu a regeneração óssea em camundongos sem implantação de tecido ósseo ou biomateriais.
A técnica usa um dispositivo semelhante a um fio ortodôntico usado para realinhar os dentes para esticar cuidadosamente o crânio ao longo de suas suturas, ativando células-tronco esqueléticas que residem nessas costuras sinuosas. Em camundongos adultos, a técnica reparou danos no crânio que, de outra forma, não teriam cicatrizado sozinhos.
“Nossa abordagem é inspirada em bebês porque eles têm uma capacidade incrível de regenerar defeitos ósseos nos ossos da calvária que compõem a parte superior do crânio”, disse o autor sênior Giuseppe Intini, DDS, Ph.D., professor associado de periodontia e prevenção odontologia na Pitt School of Dental Medicine, membro do McGowan Institute for Regenerative Medicine e investigador do UPMC Hillman Cancer Center. “Ao aproveitar a capacidade de cura do próprio corpo com autoterapias, podemos estimular o osso a se curar. Esperamos desenvolver esta pesquisa no futuro para desenvolver novas terapias para as pessoas”.
Trauma, defeitos congênitos e cirurgia para tratar câncer ou outras doenças são causas comuns de danos ao crânio. Depois que as pessoas atingem a idade de cerca de 2 anos, essas lesões não cicatrizam sozinhas.
“Em bebês, os ossos da calvária não estão completamente fundidos, então as suturas onde residem as células-tronco ainda estão abertas”, disse Intini. “Nós nos perguntamos se as suturas não fundidas tinham algo a ver com a capacidade regenerativa óssea observada em bebês e levantamos a hipótese de que poderíamos fazer engenharia reversa disso em adultos, abrindo mecanicamente as suturas para ativar o nicho de células-tronco e aumentar o número de células-tronco”.
Em camundongos – que têm um desenvolvimento de crânio muito semelhante ao dos humanos – os pesquisadores usaram o chamado dispositivo de distração óssea para aplicar cuidadosamente uma força de tração controlada nos ossos da calvária, forte o suficiente para alargar ligeiramente as suturas, mas não o suficiente para causar uma fratura. . Usando sequenciamento de RNA de célula única e microscopia de imagem ao vivo, eles descobriram que o número de células-tronco nas suturas expandidas desses animais quadruplicou.
Como resultado, camundongos tratados com o dispositivo regeneraram osso para curar um grande defeito no crânio.
“Se você pode efetivamente ativar o nicho de células-tronco, pode aumentar o número de células-tronco e sustentar a regeneração de defeitos ósseos”, disse Intini. “Surpreendentemente, mostramos que o defeito pode cicatrizar mesmo longe da sutura.”
Embora a abordagem tenha sido eficaz na cura de camundongos esqueleticamente maduros de 2 meses de idade, a idade que se traduz aproximadamente na idade adulta jovem em humanos, ela não funcionou em roedores de 10 meses ou de meia-idade.
“Em camundongos mais velhos, a quantidade de células-tronco nas suturas da calvária é muito baixa, portanto, expandir esse nicho não é tão eficaz para aumentar a capacidade de cicatrização”, explicou Intini. “Superar este desafio é um foco de pesquisa por vir.”
Os tratamentos atuais para danos ao crânio são geralmente enxertos ósseos ou implantação de biomateriais que atuam como andaimes para a regeneração óssea, mas essas abordagens nem sempre são eficazes e apresentam riscos, disse Intini.
Os pesquisadores estão investigando como suas descobertas podem ser usadas para informar novas terapias em pessoas, não apenas para curar ferimentos no crânio, mas também fraturas em ossos longos, como o fêmur. Dispositivos de distração óssea já são usados para tratar certas condições, como um defeito congênito chamado craniossinostose, no qual os ossos da calvária se fundem muito cedo, portanto, expandir essa técnica para promover a regeneração óssea pode ser um foco futuro de ensaios clínicos.
Intini e sua equipe também estão investigando abordagens não mecânicas para ativar células-tronco esqueléticas, como medicamentos.
Outros autores que contribuíram para o estudo foram Zahra A. Aldawood, DMSc, da Harvard School of Dental Medicine e Imam Abdulrahman Bin Faisal University; Luigi Mancinelli, Ph.D., Xuehui Geng, MD, MS, Taiana C. Leite, DDS, MS, e Roberta Di Carlo, Ph.D., todos de Pitt; Shu-Chi A. Yeh, Ph.D., e Charles P. Lin, Ph.D., ambos do Massachusetts General Hospital; Jonas Gustafson, do Instituto de Pesquisa Infantil de Seattle; Katarzyna Wilk, MS, Joseph Yozgatian, DDS, MMSc., Ph.D., Sasan Garakani, DDS, e Seyed Hossein Bassir, DDS, DMSc., da Harvard School of Dental Medicine; e Michael L. Cunningham, MD, Ph.D., do Seattle Children’s Research Institute e da Universidade de Washington.
Esta pesquisa foi apoiada pelo National Institute of Dental and Craniofacial Research do National Institutes of Health (concessões #R00DE021069 e #R01DE026155).
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