Os cientistas desenvolveram células de cartilagem para produzir um medicamento antiinflamatório quando estão sob estresse.
A droga bloqueou os efeitos destrutivos da inflamação, destacando o potencial da abordagem. No futuro, a cartilagem e os tecidos de substituição poderão ser “projetados” para se defenderem da rejeição.
Por que “programar” a cartilagem para se curar sozinha
Articulações como as dos joelhos e das mãos dependem do tecido cartilaginoso para evitar que os ossos se esfreguem. O desgaste ao longo da vida pode causar a quebra da cartilagem, resultando em uma condição dolorosa chamada osteoartrite.
Os sintomas da osteoartrite podem incluir dor nas articulações, rigidez e inchaço. Centenas de milhões de adultos em todo o mundo vivem com essa condição. Atualmente, não existem tratamentos para prevenir ou reverter sua progressão.
Os pesquisadores estavam interessados em cultivar novas cartilagens em laboratório para que pudessem ser implantadas nas articulações. No entanto, as articulações da artrite contêm muitas moléculas que promovem a inflamação crônica. Esta inflamação, além do estresse físico produzido pelo movimento normal, também pode destruir rapidamente a cartilagem de reposição.
Pesquisa
Um grupo de pesquisa liderado pelo Dr. Farshid Guilak da Universidade de Washington em St. Louis testou se as células da cartilagem poderiam ser projetadas para se protegerem da inflamação. Num estudo de prova de conceito, a equipe alterou células de cartilagem de porcos para produzir uma molécula antiinflamatória quando você está estressado.
Os resultados foram publicado em Science Advances.
Os pesquisadores primeiro identificaram uma proteína chamada TRPV4 na membrana das células da cartilagem que detecta alterações nas células sob compressão. Eles descobriram que o TRPV4 é ativado por uma mudança no fluido das células chamada carga osmótica. A proteína também pode ser acionada por forças mecânicas.
A reação é notável
A equipe demonstrou que, em resposta ao estresse, o TRPV4 ativa vias genéticas específicas nas células da cartilagem associadas à inflamação e ao metabolismo.
Os pesquisadores modificaram esses circuitos genéticos para produzir uma molécula antiinflamatória chamado antagonista do receptor da interleucina-1 (IL-1Ra). As células com essas alças foram então cultivadas para formar cartilagem.
Cartilagem autocurativa
Quando expostas a forças mecânicas ou carga osmótica, as células são projetadas produziu IL-1Ra. O tempo e a duração da produção dependiam do circuito genético usado.
Isso sugere que a fabricação pode ser personalizada aproveitando diferentes vias celulares que ligam e desligam em momentos diferentes. Cartilagem que graças a Bioengenharia produz “curas” em momentos diferentes e em resposta a diferentes tipos de estímulos.
Finalmente, os pesquisadores testaram se a produção de IL-1Ra poderia proteger as células da cartilagem em um ambiente inflamatório. Um ambiente semelhante ao observado na osteoartrite.
Portanto, eles expuseram a cartilagem projetada a uma molécula inflamatória e a uma carga osmótica por três dias.
Quem faz sozinho ganha três
Ao final desse período, a cartilagem que não produzia IL-1Ra estava se decompondo. Por outro lado, a cartilagem que produziu a molécula manteve sua estrutura e força.
Essas descobertas demonstram a capacidade de projetar tecidos vivos para produzir seus próprios medicamentos terapêuticos. “Acreditamos que esta estratégia poderia permitir-nos programar células para fornecer terapias em resposta a uma variedade de problemas médicos”, diz Guilak.
