Biologia

Cientistas criaram órgãos minúsculos que poderiam encerrar os testes em animais

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Todo um sistema de órgãos em miniatura conhecido como "organoides" foi criado por cientistas do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Ao fazer isso, eles construíram o modelo de laboratório mais sofisticado do mundo do corpo humano.

O ponto principal do sistema é que esses minúsculos órgãos, ou "organoides", podem determinar com sucesso se um produto farmacêutico é tóxico para o corpo humano ou não, o que também ajudaria a acabar com os testes em animais. O mundo dos organóides não é completamente novo, no entanto, o experimento Wake Forest foi apelidado como o "modelo de laboratório mais sofisticado do mundo para o corpo humano".

Suas descobertas foram publicadas na revista científica Biofabricação.

VEJA TAMBÉM: EXPERIMENTO DA NASA: ÓRGÃOS EM CRESCIMENTO DE ASTRONAUTS A BORDO DA ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL

Pesquisando e criando novos medicamentos

O desenvolvimento de novos medicamentos requer muito dinheiro, tempo e, às vezes, a vida de muitos animais. De acordo com um relatório publicado no American Journal of Gastroenterology, custa uma estimativa $ 868 milhões para $ 1,24 bilhão para desenvolver um medicamento. É ainda mais desanimador quando as drogas que custam muito tempo, esforço, dinheiro e vidas de animais têm que ser retiradas da prateleira, pois não podem prever adequadamente se a substância será ou não tóxica para os humanos no longo prazo. Agora, uma inovação minuciosa pode fornecer algumas respostas enormes.

Pesquisadores do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine e da Ohio State University desenvolveram um sistema inteiro que replica órgãos humanos em tamanhos microscópicos. Tudo, do fígado, ao coração e aos pulmões, pode ser recriado em tamanhos minúsculos para aprimorar os fármacos que buscam realizar testes que atualmente requerem placas de Petri ou animais.

O sistema foi então embutido em um chip de computador.

"Tentamos tornar os órgãos muito relacionados à aparência deles dentro de você, muito semelhantes a como seriam na escala macro se estivéssemos implantando-os em você", disse o co-autor do estudo Anthony Atala, presidente e diretor do instituto de o Wake Forest Institute for Regenerative Medicine disseMecânica popular.

Organoides

Esses miniorgãos foram chamados de "organóides" e são culturas de tecidos 3D provenientes de células-tronco. Para dar uma estimativa de quão pequenos são, eles variam do tamanho de menos do que a largura de um fio de cabelo a cinco milímetros.

Esta não é a primeira vez que pesquisadores criam organóides em um laboratório. O próprio Atala tem trabalhado com organóides desde o início dos anos 2000. No entanto, esta é a primeira vez que eles conseguiram demonstrar níveis de toxicidade para humanos com sucesso.

Atala e sua equipe se concentraram em construir um sistema o mais próximo possível do sistema humano real. Por exemplo, o coração organoide bombeia aproximadamente 60 vezes por minuto, semelhante ao coração humano. O fígado humano contém cinco principais tipos de células, assim como o organoide.

Depois que os organóides crescem, os pesquisadores podem fazer testes com eles. É aqui que os testes em animais podem ser erradicados.

Atala mencionou "Podemos testar quimioterapias para ver qual funcionaria melhor para um determinado paciente. Isso é ótimo para medicina personalizada." Este é um grande passo em frente no campo da medicina.

Como eles criam esses minúsculos órgãos?

Curiosamente, as bases para a pesquisa organoide podem ser datadas de 1906, quando Ross Granville Harrison adaptou pela primeira vez um método de cultura de células tridimensional chamado "gota suspensa" para uso no estudo de tecidos embrionários.

Para os não iniciados, Harrison foi um biólogo e anatomista americano que é creditado por cultivar a primeira cultura de tecido nervoso artificial. Suas contribuições seriam o caminho orientador para a descoberta do fator de crescimento do nervo na década de 1950, um bloco de construção vital para nosso estudo das células-tronco hoje. Nos últimos 15 anos, embora ainda existam limitações, os órgãos podem ser cultivados em um laboratório e o campo continua inovando.

Mas como eles fazem isso? Em um ambiente de laboratório, os pesquisadores devem primeiro isolar pequenas amostras de órgãos e tecidos humanos para garantir que pequenos órgãos tenham a mesma funcionalidade. O que isto significa? Como mencionado acima, se você criasse um coração organoide, ele bombearia no mesmo ritmo que um coração humano. É por isso que o mundo dos minúsculos órgãos é tão emocionante.

Outras equipes de pesquisa fora da Ohio State University e do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine também criaram organóides. Além do modelo de laboratório em miniatura do corpo humano, que é útil para testar drogas, os organóides também têm a capacidade de atuar como substitutos de órgãos.

Então, o que os pesquisadores cresceram até agora?

Um par de rins compactos

O Center for Regenerative Medicine criou um par de organóides renais cultivados em laboratório. Esses órgãos foram então transplantados em ratos pelos pesquisadores. De acordo com o artigo de pesquisa em que menciona o estudo em detalhes, "Aproximadamente 100.000 indivíduos nos Estados Unidos atualmente aguardam o transplante de rim, e 400.000 indivíduos vivem com doença renal em estágio terminal que requer hemodiálise. "

Rins transplantáveis ​​e permanentemente substituíveis ajudariam a resolver esse problema atual. Para fazer isso, o enxerto de bioengenharia precisaria ter a arquitetura e função do rim e permitir a perfusão, filtração, secreção, absorção e drenagem da urina.

Acima de tudo, precisaria ser compatível com o destinatário, para evitar rejeição. Os pesquisadores não foram apenas capazes de criar esses minúsculos rins e transplantá-los em ratos, mas, ao transplantar o rim, os novos órgãos foram capazes de filtrar o sangue e produzir urina com sucesso.

Os minúsculos organóides do fígado mais fofos

O MRC Center for Regenerative Medicine também fez progressos no mundo dos organóides, criando pequenos fígados. No estudo, os pesquisadores foram capazes de tirar caules do fígado, ou células progenitoras hepáticas, para regenerar fígados danificados em camundongos. Como isso funcionou? Os pesquisadores extraíram células-tronco de um grupo de ratos saudáveis. Eles então pegaram essas células e as maturaram em laboratório. Uma vez maduras, as células foram transplantadas de volta nos camundongos sem qualquer insuficiência hepática. Todo o processo demorou cerca de três meses.

Criando organóides intestinais

Pesquisadores do Centro Médico do Hospital Infantil de Cincinnati desenvolveram intestinos organoides.

Usando células-tronco pluripotentes, os pesquisadores conseguiram cultivar tecido intestinal humano em laboratório. No entanto, em comparação com outros processos mencionados neste artigo, eles fizeram algo diferente. Para fazer com que o tecido adote a arquitetura do tecido adulto, os pesquisadores transplantaram o tecido para o rim de um camundongo, onde amadureceu dentro do animal.

Pesquisadores do Centro Médico do Hospital Infantil de Cincinnati esperam que esse método possa ser usado para o tratamento de doenças gastrointestinais em todo o mundo.

E podemos criar estômagos minúsculos?

Sim, nós podemos. Criado também por uma equipe de pesquisa do Centro Médico do Hospital Infantil de Cincinnati, os pesquisadores descobriram uma maneira de fazer crescer o tecido gástrico tridimensional. O processo envolve pegar células-tronco pluripotentes humanas e induzi-las a se tornarem células do estômago. O resultado? Organoides com apenas três milímetros de diâmetro. Órgãos minúsculos como esses poderiam ser usados ​​para estudar vários modelos de doenças e seus efeitos no estômago.

De acordo com a equipe de pesquisa, "doenças gástricas, incluindo úlcera péptica e câncer gástrico, afetam 10% da população mundial e são em grande parte devidas à infecção crônica por Helicobacter pylori.

As diferenças de espécies no desenvolvimento embrionário e na arquitetura do estômago adulto tornam os modelos animais subótimos para estudar a organogênese e patogênese do estômago humano, e não existe um modelo experimental da mucosa gástrica humana normal. "

Organoides podem eliminar os testes em animais

O lado mais sombrio dos testes de drogas geralmente envolve testes em animais. Para os não iniciados, os testes em animais geralmente se concentram em procedimentos realizados em animais vivos para a pesquisa em biologia básica e doenças, avaliando a eficácia de novos produtos medicinais e testando a saúde e a segurança ambiental de produtos de consumo e da indústria.

Isso pode incluir cosméticos, produtos de limpeza doméstica, aditivos alimentares, produtos farmacêuticos e industriais / agroquímicos.

Infelizmente, os animais que fazem parte desses procedimentos tendem a ser mortos ou podem até ser reutilizados em outros experimentos. De acordo com a Humane Society International, uma estimativa 115 milhões de animais são testados em todo o mundo a cada ano.

À medida que mais órgãos minúsculos são desenvolvidos em laboratórios em todo o mundo, seremos capazes de enfrentar lentamente os desafios éticos dos testes em animais, enquanto criamos medicamentos melhores e mais seguros para humanos. Ainda mais, o mundo dos organoides é um precursor da era vindoura de transplantes de órgãos prontos para laboratório.

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Assista o vídeo: Em busca do fim do uso de animais em testes cosméticos. Bianca Marigliani. TEDxVoltaRedonda (Agosto 2022).