A Mayo Clinic desenvolveu o seu primeiro protótipo de pele bioimpressa humana para modelar doenças inflamatórias de pele. A bioimpressão 3D é uma tecnologia que mistura biotintas com células vivas para imprimir estruturas naturais e semelhantes aos tecidos em três dimensões. Essa nova tecnologia fornece um modelo de pele semelhante ao humano para o estudo de problemas inflamatórios, como a dermatite atópica, mais comumente conhecida como eczema, um problema crônico de inflamação de pele que causa ressecamento, inflamação e coceira. O procedimento de bioimpressão 3D da pele, as aplicações e seus limites estão descritos em um artigo da revista Regenerative Biomaterials.
“A bioimpressão 3D é um campo crescente na engenharia de tecido e medicina regenerativa que tem o potencial de transformar a prática clínica e laboratorial. “Neste artigo, discutimos o processo de bioimpressão 3D da pele, inclusive a seleção celular, a seleção de suporte, além das vantagens e desvantagens de certas biotintas de pele”, explica aDra. Saranya Wyles, Ph.D., dermatologista e autora sênior do artigo. “Esse modelo 3D recria mais precisamente a doença, cria enxertos cirúrgicos e fornece a capacidade para testar novas terapias.”
Uma doença que causa ressecamento e coceira com poucas opções de tratamento
Eczema é um problema doloroso que causa ressecamento e coceira na pele. Esse problema pode desencadear a resposta imunológica e pode causar a inflamação da pele. O eczema pode ser uma reduzir a capacidade da pele de reter a umidade necessária para protegê-la contra infecções bacterianas, virais ou fúngicas. As pessoas com essa doença estão geralmente sob o risco de desenvolver problemas, como asma e alergias alimentares. Os poucos tratamentos que existem podem amenizar os sintomas, mas não promovem a cura.
A pesquisa para aumentar o entendimento sobre o eczema e o avanço de novas terapias para esse problema está limitada pela falta de modelos pré-clínicos que simulam precisamente a doença humana.
“É aqui que entra em cena a bioimpressão 3D como novas opções. Ela pode criar uma pele equivalentes à humana, mais verdadeira e representativa em relação à doença, diferentemente dos modelos animais com os quais trabalhamos no passado”, explica a Dra. Wyles. “As doenças inflamatórias de pele e as doenças raras podem ser modeladas (com a bioimpressão) para o melhor entendimento sobre a patologia subjacente, os testes com medicamentos e como isso pode afetar o paciente.”
A equipe da Dra. Wyles, incluindo o colaborador Alexander Revzin, Ph.D., esperam replicar os problemas inflamatórios da pele com o uso de células de pessoas com eczema para fazer a biompressão 3D da pele. A equipe de pesquisa testará terapias regenerativas tópicas e injetáveis, como a tecnologia de exossomos em pele bioimpressa, com a expectativa de identificar novas terapias. Os exossomos são substâncias livres de células que funcionam como um serviço de entrega que transporta a carga de uma célula para outra, com instruções para se direcionarem aos tecidos exatos que precisam de reparo.
A pesquisa da Dra. Wyles recebe apoio doCentro de Bioterapias Regenerativas da Mayo Clinic e financiamento da Skoll Foundation. Esse trabalho promove o avanço do centro para a entrega de novas terapias celulares para problemas complexos com poucas opções de tratamento.
A bioimpressão de um órgão complexo
A pele é o maior órgão do corpo, e ela se regenera mensalmente. O modelo de bioimpressão 3D procura replicar a complexidade das camadas da pele, mas ainda não incorpora as glândulas sudoríparas, vasos sanguíneos, folículos da pele e nervos encontrados no tecido humano original.
“A bioimpressora 3D usa células humanas como as tintas, chamadas biotintas, que agem como se fossem a tinta de uma impressora a jato de tinta. Podemos imprimir a pele a partir das células de pacientes com dermatite atópica ou eczema”, explica a Dra. Wyles. “Nosso sistema nos permite usar até seis diferentes tipos de células para modelar e recriar o tecido da pele humana”.
A equipe de pesquisa usa diversos tipos de células, como os melanócitos que formam o pigmento da pele, os queratinócitos que viabilizam a renovação celular e os fibroblastos que formam o tecido conjuntivo. Essas células são impressas em camadas que estratificam e maturam em camadas completas da pele.
“O processo de impressão é semelhante ao processo de criação de um bolo em camadas, mas com diferentes tipos de células”, explica a Dra. Wyles. “O processo começa pela base (a derme), depois a próxima camada é adicionada (a epiderme) e o material de suporte atua como um glacê para conectar as camadas. A pele impressa é colocada em uma incubadora na qual as células podem se comunicar entre si para expandir e formar a pele bioimpressa”.
A pesquisa usando pele bioimpressa 3D vai além das doenças inflamatórias. A Dra. Wyles usa os protótipos de modelos 3D para entender melhor, em nível molecular, o papel das células senescentes em problemas de pele relacionados com o tempo. Também conhecidas como células zumbi, as células senescentes não mais se dividem nem se multiplicam, portanto elas não são capazes de curar e reparar o tecido. O objetivo da Dra. Wyles é desenvolver melhor as novas terapias para tratar o envelhecimento da pele.
É necessário haver mais pesquisas para bioimprimir uma réplica exata da pele humana com dermatite atópica. Estudos futuros explorarão a bioimpressão 3D em relação à espessura total da pele com uma ênfase voltada para a obtenção das características completas da pele específica de um paciente.
Este artigo apareceu pela primeira vez no blog do Centro de Bioterapias Regenerativas da Mayo Clinic.
