Nanotecnologia

Levitação magnética de células poderá criar órgãos artificiais

Cultura 3D chega aos laboratórios para criar órgãos artificiais
A localização e até a aglomeração das células podem ser controladas variando a intensidade e a posição do ímã que exerce a atração magnética sobre as células, fazendo-as "levitar" no interior do meio de cultura. [Imagem: Souza et al./Nature Nanotechnology]

Laboratório 3D

Os cientistas parecem decididos a fazer pelos laboratórios de biologia o que Avatar 3D fez pelo cinema.

Entediados com as muito planas placas de Petri, e chefiados por uma cientista brasileira, pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica para cultivar células em 3D, reproduzindo as condições naturais em que elas crescem nos organismos.

"Há um enorme esforço em andamento para descobrir formas de crescer células em 3-D porque o corpo é 3-D, e culturas que se pareçam mais com os tecidos naturais fornecerão melhores resultados nos testes pré-clínicos de novos medicamentos," explica Tom Killian, um dos autores da descoberta.

Levitação magnética

A técnica de cultura tridimensional é simples o bastante para ser utilizada imediatamente em qualquer laboratório.

Hoje, quando as células são postas sobre a placa de Petri - um pequeno pratinho de vidro - elas são naturalmente puxadas pela gravidade, formando o que os cientistas chamam de filme, uma membrana na qual as células, a grosso modo, ficam umas ao lado das outras.

Mas, no corpo, as células crescem não apenas para os lados, mas também para cima e para baixo, formando órgãos em três dimensões.

Para reproduzir essa condição, a equipe da brasileira Renata Pasqualini utilizou forças magnéticas para levitar as células previamente dispersas por um meio líquido de cultura. Desta forma, elas ficam livres para crescer e se dividir sem os constrangimentos da superfície 2D de uma placa de vidro.

Andaime invisível

Embora aponte para visões futurísticas, como a criação de órgãos artificiais em laboratório, a partir de células-tronco ou não, o novo "andaime invisível" criado por campos magnéticos oferece uma ferramenta imediata para o crescimento de células tumorais.

A reprodução de um tumor em laboratório é essencial para avaliar como um determinado câncer irá reagir às substâncias que estão sendo desenvolvidas para destrui-lo durante o processo de desenvolvimento de novos medicamentos.

Mas existem outras possibilidades de uso da técnica de levitação celular: "Um próximo passo natural para nós será usar essa propriedade magnética para explorar possíveis aplicações na área de imageamento e de tratamento de tumores in vivo," afirma Wadih Arap, coautor do estudo.

"Este é um passo rumo à construção de melhores modelos de órgãos em laboratório," complementa a Dra. Pasqualini, bióloga formada pela USP e atualmente coordenadora do laboratório onde foi desenvolvida a nova técnica.

Fazendo células levitarem

Para fazer as células levitarem, os pesquisadores modificaram geneticamente partículas virais chamadas fagos (phage) e as dispersaram em um gel com uma textura finamente ajustada, contendo nanopartículas de ferro.

Quando as células que se quer cultivar são adicionadas ao gel, os fagos fazem com que as células absorvam as nanopartículas de ferro em poucas horas.

O gel é então descartado e substituído por um líquido menos denso, no qual a divisão e o crescimento celular podem se dar em condições otimizadas.

Colocando um pequeno magneto acima do recipiente, não muito maior do que uma moeda, os pesquisadores verificaram que as células se desprendem da base do recipiente e passam a flutuar livremente no líquido.

A localização e até a aglomeração das células podem ser controladas variando a intensidade e a posição do ímã que exerce a atração magnética sobre as células, fazendo-as "levitar" no interior do meio de cultura.

Cultivo de tecidos em laboratório

Resultados iniciais com células de tumores cerebrais, chamadas glioblastomas, mostraram que as células que crescem no ambiente 3-D produzem proteínas que são similares às produzidas pelo glioblastoma presente em modelos animais vivos - quando as células são cultivadas em 2-D, no método tradicional, essas proteínas não se parecem com as proteínas produzidas em ambiente natural.

"A beleza deste método é que ele permite interações célula-célula naturais para guiar a formação de microtecidos em 3-D. O método é incrivelmente simples e deverá ser um bom ponto de partida para a cultura 3-D de tecidos em qualquer laboratório interessado no desenvolvimento de novos medicamentos, na biologia das células-tronco, na medicina regenerativa ou na biotecnologia," resume Robert Raphael, coautor da descoberta.

Tecidos 3D

Vários grupos de pesquisas ao redor do mundo têm alcançado êxitos rumo ao cultivo de tecidos em laboratório usando técnicas 3-D.

Cientistas de Cingapura criaram sua própria versão de um gel para cultura 3D e cultiva de células-tronco. Pesquisadores do MIT também usaram um gel e eletricidade para cultivar células em 3D.

Um grupo da Finlândia usou uma técnica diferente, criando órgãos por meio de impressão, semelhante à tecnologia da impressoras jato de tinta, uma abordagem semelhante à usada pelos seus colegas ingleses para criar pele e ossos camada por camada.

Bibliografia:

Three-dimensional tissue culture based on magnetic cell levitation
Glauco R. Souza, Jennifer R. Molina, Robert M. Raphael, Michael G. Ozawa, Daniel J. Stark, Carly S. Levin, Lawrence F. Bronk, Jeyarama S. Ananta, Jami Mandelin, Maria-Magdalena Georgescu, James A. Bankson, Juri G. Gelovani, T. C. Killian, Wadih Arap, Renata Pasqualini
Nature Nanotechnology
14 March 2010
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1038/nnano.2010.23




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