Brasileiras desenvolvem impressão 3D de células cerebrais

Dispostas em 3D, as células crescem de modo mais natural, como nos tecidos humanos.
[Imagem: Bruna A. G. de Melo et al. - 10.3791/62691]

Impressão 3D de células

Pesquisadoras da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) desenvolveram uma técnica para criar estruturas celulares vivas usando uma impressora 3D.

Para isso, as células neurais são colocadas em uma mistura chamada "biotinta", composta de polímeros naturais.

Esses polímeros funcionam como uma estrutura de suporte que permite aos astrócitos, um tipo de célula cerebral, sobreviver por pelo menos 14 dias em laboratório depois de passar pela impressora 3D.

O procedimento resulta em um modelo mais parecido com o tecido neural natural do que os obtidos atualmente por outras técnicas, em que as células são cultivadas em pratos, em apenas duas dimensões.

"No organismo, as células são tridimensionais. Mas, quando cultivadas em laboratório, elas têm plástico embaixo e um meio de cultura em cima [conjunto de substâncias que permitem a sobrevivência e a proliferação celular]. Isso é muito distante da organização natural do tecido ou do órgão, em que elas estão arranjadas de maneira tridimensional.

"A biotinta que desenvolvemos tenta reproduzir a relação da célula com o microambiente e com outras células. É um sistema intermediário entre a cultura 2D e os experimentos com animais," detalhou a pesquisadora Marimélia Porcionatto.

Outros tipos de células

Depois que passa pelo bico ejetor da impressora, a biotinta, que tem aspecto de um gel, é disposta em camadas. Em poucos dias, os astrócitos começam a se replicar e têm um comportamento similar ao que apresentam no tecido nervoso.

Os astrócitos têm papel fundamental em diversos processos do cérebro, inclusive em doenças que afetam o sistema nervoso central.

O procedimento desenvolvido pelas pesquisadoras pode ser adaptado para estudar outros tipos de células: A equipe já está utilizando-o para analisar astrócitos e neurônios infectados com o vírus SARS-CoV-2, causador da covid-19.

"Estamos testando diferentes biomateriais que sejam compatíveis com células do tecido neural, não apenas astrócitos, mas neurônios e células-tronco neurais. A bioimpressão é uma técnica bastante recente na engenharia de tecidos e, ainda mais os neurais, compostos por células mais sensíveis. Por isso, esse protocolo será útil tanto para quem quer trabalhar com astrócitos e outras células do cérebro quanto com outros tipos celulares," disse Bruna de Melo, responsável pelo desenvolvimento da biotinta.

Rumo às células-tronco

A biotinta é composta por insumos disponíveis no mercado, como a laminina, extraída de bovinos, um componente da matriz extracelular (moléculas que se localizam entre as células). A receita inclui ainda fatores de crescimento para as células e compostos que permitem que elas sobrevivam em cultura.

Outro ingrediente é conhecido como gelatina metacrilada. O insumo é vendido comercialmente no exterior, mas as pesquisadoras produziram sua própria versão dele a um custo muito inferior ao do importado.

"Em outras composições, uma boa parte das células sobrevivia ao estresse da impressão em 3D e até se tornavam viáveis por um tempo, mas a morfologia dos astrócitos não condizia com a que é vista no tecido vivo. A gelatina metacrilada e a laminina foram essenciais," contou Bruna.

Após o estudo envolvendo o vírus da covid-19, a equipe pretende começar a trabalhar com células-tronco neurais.

"A ideia é chegar o mais próximo possível da complexidade do tecido neural. Quando esses protocolos estiverem bem validados com células de camundongos, poderemos criar outros com células humanas. Isso vai servir para uma variedade de estudos, como testar novos fármacos, identificar genes que são expressos durante o desenvolvimento do cérebro, modelar doenças, entre outros," disse Marimélia.