Criopreservação de mini órgãos feitos em laboratório

O conceito de Bioimprimir tecidos e órgãos surgiu há aproximadamente vinte anos e tem como premissa a deposição de diferentes tipos de células e biomoléculas, através de uma bioimpressora, no intuito de formar construídos similares a tecidos e órgãos. Apesar de parecer uma técnica futurística, avanços extraordinários foram feitos nesse campo que - a cada dia mais - se aproximam de uma realidade clínica.


Alguns exemplos desses avanços são: (I) a Bioimpressão e transplante de uma glândula tireóide funcional e vasculariza, (II) a Bioimpressão e transplante de vasos sanguíneos, (III) a Bioimpressão de biomáscaras para a reconstrução facial, (IV) a Bioimpressão de tecido cartilaginoso, entre diversos outros exemplos.


No entanto, apesar desses construídos serem cada vez mais similares com os tecidos e órgãos humanos, um grande desafio ainda é a falta de abordagens para mantê-los estocados a longo prazo, o que reduz o tempo de prateleira e impossibilita a pré produção em larga escala.


Diante desse desafio, cientistas do do Brigham and Women’s Hospital desenvolveram um novo método cunhado de Cryobioprinting (criobioimpressão). A criobioimpressão tem o mesmo conceito da Bioimpressão convencional, exceto que a bioimpressão é realizada diretamente em uma placa fria, mantida em temperaturas de até -20°C. Depois que os tecidos são bioimpressos, eles são imediatamente movidos para condições criogênicas para armazenamento a longo prazo.


Estruturas criobioimpressas [Fonte: Ravanbakhsh et al., 2022]

A criobioimpressão tem a vantagem adicional de poder criar formas mais complexas do que os métodos tradicionais de bioimpressão. Isto porque, ao atingir a mesa resfriada, a biotinta congela em milissegundos, não havendo tempo de perder a geometria original (assista ao vídeo abaixo).



Biotinta sendo depositada na mesa resfriada e congelando em milissegundos [Fonte: Ravanbakhsh et al., 2022]



Como funcionou a técnica?

Uma criopreservação bem sucedida significa que as células e biomoléculas não serão degradas no decorrer do processo ou após o descongelamento. A formação de cristais de gelo, capazes de romper a membrana celular, devem ser cuidadosamente evitados. Para isso, os pesquisadores desenvolveram uma biotinta específica, composta principalmente de: Gelatina metacrilata (GelMa), dimetilsulfóxido (DMSO), melicitose (carboidrato) e diferentes tipos celulares.


A biotinta foi depositada utilizando uma bioimpressora de extrusão, diretamente em uma placa resfriada a -20ºC, e o construído foi armazenado em nitrogênio líquido por até 3 meses. Para o uso do construído bioimpresso, o mesmo foi descongelado a 37ºC e fotoreticulado com luz UV.

Representação do processo de criobioimpressão [Fonte: Ravanbakhsh et al., 2022]

Para avaliar tanto a viabilidade quanto a funcionalidade dos construídos criopreservados, a equipe realizou diferentes testes, incluindo os de diferenciação celular. Os quais mostraram que as células permaneceram viáveis (>80%), funcionais e capazes de se diferenciarem em diferentes tipos celulares!


Embora ainda em fases iniciais de validação, o estudo demonstra uma prova de conceito relevante para área de Biofabricação. Ser capaz de criopreservar construídos volumosos, sem que haja perda de viabilidade e funcionalidade das células, começa a tornar possível o tão sonhado cenário de utilizá-los como bioprodutos.


Observe nos vídeos abaixo a diferença na formação dos cristais de gelo quando comparamos o controle e a biotinta feita pelo grupo (GelMa + DMSO + Melicitose):


Controle:



Biotinta do grupo:


[Fonte: Ravanbakhsh et al., 2022]


Enquanto o transplante de tecidos feitos em laboratórios não está para acontecer em humanos a curto e médio prazo, a farmacologia personalizada está. E isso significa que, temos a possibilidade de coletar células de um paciente com alguma doença crônica/ou grave, bioimprimí-las e criopreservá-las para realizar diferentes testes com fármacos que sejam específicos para a patologia dele, aumentando a taxa de assertividade do tratamento, reduzindo os efeitos colaterais e melhorando a qualidade de vida do paciente! E você, já pensou nas melhoras que a Bioimpressão pode nos trazer?


Referência

RAVANBAKHSH, Hossein; LUO, Zeyu; ZHANG, Xiang; MAHARJAN, Sushila; MIRKARIMI, Hengameh S.; TANG, Guosheng; CHÁVEZ-MADERO, Carolina; MONGEAU, Luc; ZHANG, Yu Shrike. Freeform cell-laden cryobioprinting for shelf-ready tissue fabrication and storage. Matter, [S.L.], v. 5, n. 2, p. 573-593, fev. 2022. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.matt.2021.11.020.


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