Notícia

Pesquisadores criam um novo modelo de pulmão para estudar doenças como a COVID-19

Não maior do que um grão de arroz, o modelo de pulmão proposto é altamente escalável e avançado em comparação com os modelos de pulmão existentes

Divulgação, Universidade McMaster

Fonte

Universidade McMaster

Data

quarta-feira, 25 agosto 2021 06:50

Áreas

Bioengenharia. Estudos Clínicos.

Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Universidade McMaster e do Hospital SickKids, no Canadá, está desenvolvendo um modelo avançado de pulmão que pode responder melhor a vírus e tratamentos com drogas, dando aos cientistas uma ferramenta para avançar na pesquisa sobre doenças pulmonares como a COVID-19, fibrose cística e alérgenos para asma e poluição do ar.

O novo modelo de pulmão criado por bioengenharia – chamado de ‘ensaio clínico em uma placa’ pela equipe de pesquisa – irá replicar as principais características do pulmão humano, incluindo células especializadas, vasos sanguíneos circundantes e funções imunológicas semelhantes às do pulmão natural.

O projeto recebeu recentemente US$ 1 milhão em financiamento como o vencedor da bolsa de pesquisa da National Sanitarium Association, que apoia novas áreas importantes de pesquisa em ciência e medicina pulmonar. Uma versão de pré-impressão (sem a análise por pares) do artigo de pesquisa foi publicada recentemente na plataforma bioRxiv.

“Para nos prepararmos melhor para futuras pandemias, são necessários modelos de pulmão humano mais sofisticados para estudarmos doenças e tratamentos com mais precisão. Nossa plataforma de modelo de pulmão vai melhorar os projetos de ensaios clínicos para COVID-19 e além, com amplas aplicações para o desenvolvimento de drogas, imunologia e biologia do desenvolvimento do pulmão ”, disse o Dr. Boyang Zhang, professor de Engenharia Química que está liderando o projeto na Universidade McMaster em colaboração com os o Dr. Jeremy Hirota e Dra. Karen Mossman da McMaster e Dra. Amy Wong do Hospital SickKids e da Universidade de Toronto.

Mesmo antes da COVID-19, os pesquisadores começaram a combinar sua experiência para desenvolver modelos de pulmão – tecnologia organoide derivada de células-tronco do laboratório da Dra. Amy Wong, experiência em virologia do laboratório da Dra. Karen Mossman, experiência em biologia pulmonar e imunologia do laboratório do Dr. Hirota e o expertise para desenvolver órgão-em-chip do laboratório do Dr. Boyang Zhang.

“Com a COVID-19, certamente sentimos a urgência de integrar essas diferentes tecnologias que já existem para criar algo no próximo nível”, disse o Dr. Zhang, acrescentando que a equipe está trabalhando para levar seu trabalho a um laboratório de Biossegurança Nível 3, que é necessário para pesquisa com a COVID-19.

Como funciona?

O modelo de pulmão – “ensaio clínico em uma placa” – combinará os melhores recursos de dois sistemas de órgãos inovadores: organoides derivados de células-tronco e modelos de órgão em um chip.

No Hospital SickKids, o laboratório da Dra. Amy Wong desenvolveu uma maneira de fazer com que as células-tronco artificiais ‘se transformassem em’ diferentes células dos pulmões, imitando as principais etapas de desenvolvimento do órgão complexo. A grande variedade de tipos de células é crítica para modelar com precisão um órgão em 3D, de acordo com a Dra. Wong.

“Com a incrível equipe da McMaster, iremos integrar nosso modelo organoide de pulmão derivado de células-tronco com células do sistema imunológico e uma vasculatura para criar um modelo pulmonar pré-clínico mais avançado para modelagem de doenças e para prever melhor os resultados do tratamento para cada indivíduo”, disse a Dra. Amy Wong, que é professora  de Medicina Laboratorial e Patobiologia da Universidade de Toronto. Ela conduz pesquisas de biologia de células-tronco e fibrose cística na SickKids.

O sistema de órgão-em-um-chip desenvolvido no laboratório do Dr. Boyang Zhang dá aos cientistas mais controle sobre o microambiente onde as células são cultivadas. Por exemplo, as células podem ser esticadas e imersas em fluido para testar as respostas ao tratamento com drogas. A desvantagem é que esses modelos simplificam demais as populações de células que não se traduzem tão bem em 3D.

O cluster de células no modelo ‘ensaio clínico em uma placa’ é criado em uma placa de plástico com 384 poços ou bolsas. Cada modelo não é maior do que um grão de arroz.

“É necessário o mesmo esforço para fazer 100 tecidos como para fazer um tecido. Para fins de teste de drogas, não precisamos que o tecido seja muito grande e propositalmente os mantemos pequenos para que possamos usar menos células para criar o modelo. Você está economizando no custo do material, mas obtém as mesmas informações”, concluiu o Dr. Boyang Zhang.

Acesse a pré-impressão do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade McMaster (em inglês).

Fonte: Jessie Park, Faculdade de Engenharia da Unviersidade McMaster. Imagem: Divulgação, Universidade McMaster.

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