CNNH, 15/07/2022
Por Kristen Rogers
E se os médicos pudessem apenas imprimir um rim, usando células do paciente, em vez de ter que encontrar um doador compatível e esperar que o corpo do paciente não rejeite o rim transplantado?
O mais rápido que pode acontecer é em uma década, graças à bioimpressão de órgãos 3D, disse Jennifer Lewis, professora do Instituto Wyss de Engenharia Biologicamente Inspirada da Universidade de Harvard. A bioimpressão de órgãos é o uso de tecnologias de impressão 3D para montar vários tipos de células, fatores de crescimento e biomateriais camada por camada para produzir órgãos bioartificiais que imitam idealmente suas contrapartes naturais, de acordo com um estudo de 2019.
Este tipo de medicina regenerativa está em fase de desenvolvimento, e a força motriz por trás dessa inovação é a “real necessidade humana”, disse Lewis.
Nos Estados Unidos, há 106.075 homens, mulheres e crianças na lista nacional de espera para transplante de órgãos em 10 de junho, de acordo com a Health Resources & Services Administration. No entanto, os doadores vivos fornecem apenas cerca de 6.000 órgãos por ano, em média, e há cerca de 8.000 doadores falecidos anualmente, cada um fornecendo 3,5 órgãos em média.
A causa dessa discrepância é "uma combinação de pessoas que passam por eventos catastróficos de saúde, mas seus órgãos não são de qualidade suficiente para doar, ou eles não estão na lista de doadores de órgãos para começar, e o fato de que é realmente muito difícil encontrar uma boa combinação" para que o corpo do paciente não rejeite o órgão transplantado, disse Lewis.
E mesmo que os doadores vivos sejam uma opção, "fazer cirurgia em alguém que não precisa" é um grande risco, disse o Dr. Anthony Atala, diretor do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. “Então, doadores vivos relacionados geralmente não são o caminho preferido, porque você está tirando um órgão de outra pessoa que pode precisar, especialmente agora que envelhecemos”.
Atala e seus colegas foram responsáveis pelo cultivo manual de bexigas humanas em um laboratório em 2006, e pela primeira vez pela implantação de um complicado órgão interno nas pessoas – salvando a vida de três crianças nas quais eles implantaram as bexigas.
Todos os dias, 17 pessoas morrem à espera de um transplante de órgão, de acordo com a Health Resources & Services Administration. E a cada nove minutos, outra pessoa é adicionada à lista de espera, diz a agência. Mais de 90% das pessoas na lista de transplantes em 2021 precisavam de um rim.
"Cerca de um milhão de pessoas em todo o mundo precisam de um rim. Então, eles têm insuficiência renal em estágio final e precisam fazer diálise", disse Lewis. "Uma vez que você faz diálise, você tem essencialmente cinco anos de vida e, a cada ano, sua taxa de mortalidade aumenta em 15%. A diálise é muito difícil para o seu corpo. Portanto, isso é realmente motivador enfrentar esse grande desafio de imprimir órgãos. "
"Pílulas anti-hipertensivas não são escassas. Todo mundo que precisa delas pode obtê-las", disse Martine Rothblatt, CEO e presidente da United Therapeutics, na conferência Life Itself, um evento de saúde e bem-estar apresentado em parceria com a CNN. A United Therapeutics é um dos patrocinadores da conferência.
"Não há nenhuma razão prática para que alguém que precise de um rim - ou pulmão, coração, fígado - não possa obtê-lo", acrescentou. "Estamos usando a tecnologia para resolver esse problema."
Órgãos de impressão 101
Para iniciar o processo de bioimpressão de um órgão, os médicos geralmente começam com as próprias células do paciente. Eles fazem uma pequena biópsia por agulha de um órgão ou fazem um procedimento cirúrgico minimamente invasivo que remove um pequeno pedaço de tecido, "menos da metade do tamanho de um selo postal", disse Atala. “Ao pegar este pequeno pedaço de tecido, somos capazes de separar as células (e) crescemos e expandimos as células fora do corpo”.
Esse crescimento acontece dentro de uma incubadora ou biorreator estéril, um recipiente pressurizado de aço inoxidável que ajuda as células a se manterem alimentadas com nutrientes - chamados de "mídia" - os médicos as alimentam a cada 24 horas, já que as células têm seu próprio metabolismo, disse Lewis. Cada tipo de célula tem uma mídia diferente, e a incubadora ou biorreator atua como um dispositivo semelhante a um forno que imita a temperatura interna e a oxigenação do corpo humano, disse Atala.
"Depois misturamos com esse gel, que é como uma cola", disse Atala. "Cada órgão em seu corpo tem as células e a cola que os mantém juntos. Basicamente, isso também é chamado de 'matriz extracelular'. "
Essa cola foi apelidada por Atala de bioink, uma mistura imprimível de células vivas, moléculas ricas em água chamadas hidrogéis e os meios e fatores de crescimento que ajudam as células a continuar a proliferar e se diferenciar, disse Lewis. Os hidrogéis imitam a matriz extracelular do corpo humano, que contém substâncias como proteínas, colágeno e ácido hialurônico.
A porção de amostra não celular da cola pode ser feita em laboratório e “terá as mesmas propriedades do tecido que você está tentando substituir”, disse Atala.
Os biomateriais usados normalmente têm que ser não tóxicos, biodegradáveis e biocompatíveis para evitar uma resposta imune negativa, disse Lewis. Colágeno e gelatina são dois dos biomateriais mais comuns usados para bioimpressão de tecidos ou órgãos.
O processo de impressão
A partir daí, os médicos carregam cada biotinta – dependendo de quantos tipos de células eles querem imprimir – em uma câmara de impressão, “usando um cabeçote de impressão e um bico para extrudar uma tinta e construir o material camada por camada”, disse Lewis. . A criação de tecidos com propriedades personalizadas é possibilitada por impressoras sendo programadas com dados de imagem de um paciente de raios-X ou varreduras, disse Atala.
“Com uma impressora colorida, você tem vários cartuchos diferentes, e cada cartucho imprime uma cor diferente, e você cria sua cor (final)”, acrescentou Atala. A bioimpressão é a mesma coisa; você está apenas usando células em vez de tintas tradicionais.
A duração do processo de impressão depende de vários fatores, incluindo o órgão ou tecido que está sendo impresso, a finura da resolução e o número de cabeçotes de impressão necessários, disse Lewis. Mas geralmente dura de algumas a várias horas. O tempo entre a biópsia e o implante é de cerca de quatro a seis semanas, disse Atala.
O desafio final é "fazer com que os órgãos funcionem como deveriam", de modo que isso "é o Santo Graal", disse Lewis.
"Assim como se você fosse colher um órgão de um doador, você tem que imediatamente colocar esse órgão em um biorreator e começar a perfundir ou as células morrem", acrescentou. Perfundir um órgão é supri-lo com fluido, geralmente sangue ou um substituto do sangue, circulando-o através de vasos sanguíneos ou outros canais.
Dependendo da complexidade do órgão, às vezes há a necessidade de amadurecer ainda mais o tecido em um biorreator ou outras conexões de acionamento, disse Lewis. "Há apenas uma série de problemas de encanamento e desafios que precisam ser feitos para que esse órgão impresso realmente funcione como um órgão humano in vivo (ou seja, no corpo). E honestamente, isso ainda não foi totalmente resolvido".
Uma vez que um órgão bioimpresso é implantado em um paciente, ele se degradará naturalmente ao longo do tempo – o que é bom, já que é assim que foi projetado para funcionar.
"Você provavelmente está se perguntando, 'Bem, então o que acontece com o tecido? Ele vai desmoronar?' Na verdade, não", disse Atala. "Essas colas se dissolvem e as células sentem que a ponte está cedendo; elas sentem que não têm mais uma base firme. Então as células fazem o que fazem em seu próprio corpo, que é criar sua própria ponte e criar sua própria cola."
Desafios restantes
Atala e Lewis são conservadores em suas estimativas sobre o número de anos restantes antes que órgãos bioimpressos totalmente funcionais possam ser implantados em humanos.
"O campo está se movendo rápido, mas quero dizer, acho que estamos falando de mais uma década, mesmo com todo o tremendo progresso que foi feito", disse Lewis.
"Aprendi há muitos anos a nunca fazer previsões porque você sempre estará errado", disse Atala. "Existem muitos fatores em termos de fabricação e (regulamentação da US Food and Drug Administration). No final das contas, nosso interesse, é claro, é garantir que as tecnologias sejam seguras para o paciente acima de tudo."
Sempre que a bioimpressão de órgãos se tornar uma opção disponível, a acessibilidade para os pacientes e seus cuidadores não deve ser um problema.
Eles serão "acessíveis com certeza", disse Atala. "Os custos associados à falência de órgãos são muito altos. Manter um paciente em diálise é mais de um quarto de milhão de dólares por ano, apenas manter um paciente em diálise. Então, é muito mais barato criar um órgão que você pode implante no paciente."
O custo médio do transplante de rim foi de US$ 442.500 em 2020, de acordo com pesquisa publicada pela Sociedade Americana de Nefrologia - enquanto as impressoras 3D são vendidas por cerca de alguns milhares de dólares a mais de US$ 100.000, dependendo de sua complexidade. Mas mesmo que impressoras de baixo custo estejam disponíveis, partes caras da bioimpressão podem incluir a manutenção de bancos de células para pacientes, cultura de células e manuseio seguro de materiais biológicos, disse Lewis.
Alguns dos principais custos do transplante de órgãos atual são "a colheita do órgão do doador, os custos de transporte e, é claro, a cirurgia pela qual o receptor passa e, em seguida, todos os cuidados e monitoramento", disse Lewis. "Parte desse custo ainda estaria em jogo, mesmo que fosse bioimpresso."
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