Contente
- Uma breve história
- Objetivo da Engenharia de Tecidos
- Como funciona
- Uso Médico
- Como isso se relaciona com o câncer
É aqui que a engenharia de tecidos é útil. Ao usar biomaterial (matéria que interage com os sistemas biológicos do corpo, como células e moléculas ativas), tecidos funcionais podem ser criados para ajudar a restaurar, reparar ou substituir tecidos e órgãos humanos danificados.
Uma breve história
A engenharia de tecidos é um campo relativamente novo da medicina, com pesquisas apenas começando na década de 1980. Um bioengenheiro e cientista americano chamado Yuan-Cheng Fung apresentou uma proposta à National Science Foundation (NSF) para um centro de pesquisa dedicado a tecidos vivos. Fung pegou o conceito de tecido humano e o expandiu para ser aplicado a qualquer organismo vivo entre células e órgãos.
Com base nessa proposta, a NSF rotulou o termo “engenharia de tecidos” em um esforço para formar um novo campo de pesquisa científica. Isso levou à formação da The Tissue Engineering Society (TES), que mais tarde se tornou a Sociedade Internacional de Engenharia de Tecidos e Medicina Regenerativa (TERMIS).
TERMIS promove educação e pesquisa na área de engenharia de tecidos e medicina regenerativa. A medicina regenerativa se refere a um campo mais amplo que se concentra tanto na engenharia de tecidos quanto na capacidade do corpo humano de se autocurar a fim de restaurar a função normal de tecidos, órgãos e células humanas.
Objetivo da Engenharia de Tecidos
A engenharia de tecidos tem algumas funções principais na medicina e na pesquisa: ajudar no reparo de tecidos ou órgãos, incluindo reparo ósseo (tecido calcificado), tecido de cartilagem, tecido cardíaco, tecido de pâncreas e tecido vascular. O campo também realiza pesquisas sobre o comportamento das células-tronco. As células-tronco podem se desenvolver em muitos tipos diferentes de células e podem ajudar a reparar áreas do corpo.
O campo da engenharia de tecidos permite aos pesquisadores criar modelos para estudar várias doenças, como câncer e doenças cardíacas.
A natureza 3D da engenharia de tecidos permite que a arquitetura do tumor seja estudada em um ambiente mais preciso. A engenharia de tecidos também fornece um ambiente para testar novos medicamentos em potencial para essas doenças.
Como funciona
O processo de engenharia de tecidos é complicado. Envolve a formação de um tecido funcional 3D para ajudar a reparar, substituir e regenerar um tecido ou órgão do corpo. Para fazer isso, células e biomoléculas são combinadas com estruturas.
Os andaimes são estruturas artificiais ou naturais que imitam órgãos reais (como o rim ou o fígado). O tecido cresce nesses suportes para imitar o processo biológico ou estrutura que precisa ser substituída. Quando estes são construídos juntos, o novo tecido é projetado para replicar o estado do tecido antigo quando não estava danificado ou doente.
Scaffolds, Cells, and Biomolecules
Os andaimes, que normalmente são criados por células do corpo, podem ser construídos a partir de fontes como proteínas no corpo, plásticos feitos pelo homem ou de um andaime existente, como um de um órgão doador. No caso de um órgão doador, o andaime seria combinado com células do paciente para fazer órgãos ou tecidos personalizáveis que provavelmente seriam rejeitados pelo sistema imunológico do paciente.
Independentemente de como é formada, é essa estrutura de suporte que envia mensagens para as células que ajudam a apoiar e otimizar as funções celulares no corpo.
Escolher as células certas é uma parte importante da engenharia de tecidos. Existem dois tipos principais de células-tronco.
Dois tipos principais de células-tronco
- Células-tronco embrionárias: originam-se de embriões, geralmente em ovos que foram fertilizados in vitro (fora do corpo).
- Células-tronco adultas: encontrados dentro do corpo entre as células regulares, eles podem se multiplicar por divisão celular para reabastecer as células mortas e os tecidos.
Atualmente, também há muitas pesquisas sendo conduzidas com células-tronco pluripotentes (células-tronco adultas que são induzidas a se comportar como células-tronco embrionárias). Em teoria, existe um suprimento ilimitado de células-tronco pluripotentes, e o uso delas não envolve a questão da destruição de embriões humanos (o que também causa um problema ético). Na verdade, pesquisadores ganhadores do Prêmio Nobel divulgaram suas descobertas sobre células-tronco pluripotentes e seus usos.
No geral, as biomoléculas incluem quatro classes principais (embora também existam classes secundárias): carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. Essas biomoléculas ajudam a formar a estrutura e a função das células. Os carboidratos ajudam órgãos como o cérebro e o coração a funcionar, bem como sistemas como o digestivo e o imunológico.
As proteínas fornecem anticorpos contra germes, bem como suporte estrutural e movimento corporal. Os ácidos nucléicos contêm DNA e RNA, fornecendo informações genéticas às células.
Uso Médico
A engenharia de tecidos não é amplamente utilizada para tratamento ou tratamento de pacientes. Houve alguns casos que usaram a engenharia de tecidos em enxertos de pele, reparo de cartilagem, pequenas artérias e bexigas em pacientes. No entanto, órgãos maiores com engenharia de tecidos, como coração, pulmões e fígado, ainda não foram usados em pacientes (embora tenham sido criados em laboratórios).
Além do fator de risco do uso da engenharia de tecidos em pacientes, os procedimentos são extremamente caros. Embora a engenharia de tecidos seja útil quando se trata de pesquisa médica, especialmente ao testar novas formulações de medicamentos.
O uso de tecido vivo e funcional em um ambiente fora do corpo ajuda os pesquisadores a obter ganhos na medicina personalizada.
A medicina personalizada ajuda a determinar se alguns medicamentos funcionam melhor para determinados pacientes com base em sua composição genética, além de reduzir os custos de desenvolvimento e testes em animais.
Exemplos de engenharia de tecidos
Um exemplo recente de engenharia de tecidos conduzido pelo Instituto Nacional de Imagens Biomédicas e Bioengenharia inclui a engenharia de um tecido hepático humano que é então implantado em um camundongo. Como o camundongo usa seu próprio fígado, o tecido hepático humano metaboliza drogas, imitando como os humanos responderia a certos medicamentos dentro do mouse. Isso ajuda os pesquisadores a ver quais são as possíveis interações medicamentosas que podem ocorrer com um determinado medicamento.
Em um esforço para projetar o tecido com uma rede embutida, os pesquisadores estão testando uma impressora que faria uma rede tipo vascular a partir de uma solução de açúcar. A solução se formaria e endureceria no tecido projetado até que o sangue fosse adicionado ao processo, viajando pelos canais feitos pelo homem.
Finalmente, a regeneração dos rins de um paciente usando células do próprio paciente é outro projeto do Instituto. Os pesquisadores usaram células de órgãos de doadores para combinar com biomoléculas e uma estrutura de colágeno (do órgão do doador) para fazer crescer novo tecido renal.
Esse tecido do órgão foi então testado quanto ao funcionamento (como absorção de nutrientes e produção de urina) tanto fora quanto dentro de ratos. O progresso nesta área da engenharia de tecidos (que também pode funcionar de forma semelhante para órgãos como o coração, o fígado e os pulmões) pode ajudar na escassez de doadores, bem como reduzir quaisquer doenças associadas à imunossupressão em pacientes de transplante de órgãos.
Como isso se relaciona com o câncer
O crescimento do tumor metastático é uma das razões pelas quais o câncer é a principal causa de morte. Antes da engenharia de tecidos, os ambientes tumorais só podiam ser criados fora do corpo na forma 2D. Agora, os ambientes 3D, bem como o desenvolvimento e a utilização de certos biomateriais (como o colágeno), permitem que os pesquisadores olhem o ambiente de um tumor até o microambiente de certas células para ver o que acontece com a doença quando certas composições químicas nas células são alteradas .
Desta forma, a engenharia de tecidos ajuda os pesquisadores a entender a progressão do câncer, bem como quais os efeitos de certas abordagens terapêuticas em pacientes com o mesmo tipo de câncer.
Embora tenha havido progresso no estudo do câncer por meio da engenharia de tecidos, o crescimento do tumor pode freqüentemente causar a formação de novos vasos sanguíneos. Isso significa que, mesmo com os avanços que a engenharia de tecidos fez com a pesquisa do câncer, pode haver limitações que só podem ser eliminadas implantando o tecido modificado em um organismo vivo.
Com o câncer, no entanto, a engenharia de tecidos pode ajudar a estabelecer como esses tumores estão se formando, como devem ser as interações celulares normais, bem como como as células cancerosas crescem e metastatizam. Isso ajuda os pesquisadores a testar drogas que afetarão apenas as células cancerosas, em oposição a todo o órgão ou corpo.
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