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Rins humanos foram parcialmente cultivados em porcos pela primeira vez

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Estruturas renais iniciais feitas principalmente de células1 humanas foram cultivadas em embriões de porcos por até 28 dias, como parte dos esforços para cultivar órgãos humanos em outros animais para transplantes. As descobertas foram publicadas na revista Cell Stem Cell.

Os rins2 são mais de 50% humanos e começaram a crescer em porcos pela primeira vez depois que os cientistas criaram embriões feitos de células1 humanas e suínas e os implantaram em porcas por até quatro semanas.

A pesquisa, conduzida por Miguel Esteban, dos Institutos de Biomedicina e Saúde3 de Guangzhou, na China, e pelos seus colegas, nos aproxima um passo da capacidade de cultivar rins2 humanos em outros animais para resolver a escassez de doadores de órgãos.

Mais de 100.000 pessoas só nos EUA aguardam atualmente um transplante de rim4, com 13 morrendo por dia.

Para contornar a necessidade de doadores, pode ser possível cultivar rins2 humanos em outras espécies, como porcos, que têm órgãos e fisiologia5 semelhantes aos nossos.

Leia sobre "Doação de órgãos: o que é" e "Transplante de órgãos".

Esteban e seus colegas exploraram essa ideia criando embriões de porcos que não conseguiam formar rins2 próprios, desativando dois genes-chave responsáveis pelo desenvolvimento dos órgãos.

Em seguida, introduziram células-tronco6 humanas nos embriões dos porcos, na esperança de que se transformassem em células1 renais nos porcos e se transformassem em órgãos relevantes. As células1 humanas foram geneticamente modificadas para ajudá-las a integrar-se no ambiente estranho, aumentando a expressão de dois genes pró-sobrevivência7.

Os pesquisadores implantaram mais de 1.800 desses embriões híbridos humano-porco no trato reprodutivo de 13 porcas. Eles só permitiram que os embriões crescessem durante 25 a 28 dias antes de removê-los e analisá-los por questões éticas, incluindo a possibilidade de produzir porcos com cérebros semelhantes aos humanos se as células1 humanas se espalhassem para além dos rins2.

Apenas cinco dos embriões foram implantados com sucesso, mas foram capazes de desenvolver estruturas renais iniciais, incluindo túbulos em miniatura, compostos por 50 a 65% de células1 humanas e o restante por células1 suínas.

“Este é um estudo muito importante”, diz Jun Wu, do Southwestern Medical Center da Universidade do Texas. Wu e sua equipe relataram a criação dos primeiros embriões humano-porco em 2017, mas só conseguiram incorporar uma proporção muito pequena de células1 humanas, que não se agruparam em órgãos.

Esteban e seus colegas rastrearam a localização das células1 humanas em seus embriões de porco, marcando-as com um marcador fluorescente vermelho. Eles descobriram que muito poucas foram incorporadas no sistema nervoso central8 ou em outros órgãos, o que Wu diz ser tranquilizador.

Os pesquisadores receberam agora a aprovação do comitê de ética do seu instituto para permitir que esses embriões humano-porco se desenvolvam durante até 35 dias para ver se os rins2 humanizados continuam a amadurecer adequadamente e para garantir que o mínimo de células1 humanas acabem em outros órgãos. “Avançaremos passo a passo antes de chegar ao termo da gestação”, diz Esteban. Eles também estão estudando o cultivo de outros órgãos humanos, como o coração9 e o fígado10, em porcos, diz ele.

Além desta abordagem, outros grupos estão trabalhando em maneiras de usar órgãos exclusivos de porcos para transplante em pessoas. Em 14 de julho, por exemplo, cirurgiões da NYU Langone Health transplantaram com sucesso um rim4 de porco num homem com morte cerebral11. O rim4 veio de um animal que teve um único gene eliminado para que seus órgãos não desencadeassem uma reação imunológica em receptores humanos. Um porta-voz da NYU Langone Health disse que o rim4 do homem ainda está funcionando corretamente quase dois meses depois.

Wu acredita que uma combinação destas duas abordagens – cultivar rins2 que são majoritariamente humanos em porcos e também eliminar genes que podem desencadear reações imunológicas – pode acabar funcionando melhor.

No artigo publicado, Esteban e colegas relatam a geração de mesonefros12 humanizados em porcos a partir de células-tronco6 pluripotentes induzidas via complementação embrionária.

Eles contextualizam que o transplante heterólogo de órgãos é uma forma eficaz de substituir a função do órgão, mas é limitado pela grave escassez de órgãos. Embora a geração de órgãos humanos em outros grandes mamíferos através da complementação de embriões fosse uma solução inovadora, ela enfrenta muitos desafios, especialmente a má integração das células1 humanas nos tecidos receptores.

Para produzir células1 humanas com competitividade intra-nicho superior, combinou-se condições otimizadas de cultura de células-tronco6 pluripotentes com a superexpressão induzível de dois genes pró-sobrevivência7 (MYCN e BCL2).

As células1 resultantes tiveram uma viabilidade substancialmente melhorada no xeno-ambiente do blastocisto quimérico interespécies e formaram com sucesso estruturas organizadas renais de estágio médio (mesonefros12) quiméricas humano-porco até o dia embrionário 28 dentro de embriões de porco com defeito néfrico sem SIX1 e SALL1.

Essas descobertas demonstram a prova de princípio da possibilidade de gerar um órgão primordial humanizado em porcos com deficiência de organogênese, abrindo um caminho excitante para a medicina regenerativa e uma janela artificial para estudar o desenvolvimento renal13 humano.

Veja também sobre "Genética - conceitos básicos" e "Células-tronco6".

 

Fontes:
Cell Stem Cell, Vol. 30, Nº 9, em 07 de setembro de 2023.
New Scientist, notícia publicada em 07 de setembro de 2023.

 

NEWS.MED.BR, 2023. Rins humanos foram parcialmente cultivados em porcos pela primeira vez. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1458700/rins-humanos-foram-parcialmente-cultivados-em-porcos-pela-primeira-vez.htm>. Acesso em: 30 mai. 2024.

Complementos

1 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
2 Rins: Órgãos em forma de feijão que filtram o sangue e formam a urina. Os rins são localizados na região posterior do abdômen, um de cada lado da coluna vertebral.
3 Saúde: 1. Estado de equilíbrio dinâmico entre o organismo e o seu ambiente, o qual mantém as características estruturais e funcionais do organismo dentro dos limites normais para sua forma de vida e para a sua fase do ciclo vital. 2. Estado de boa disposição física e psíquica; bem-estar. 3. Brinde, saudação que se faz bebendo à saúde de alguém. 4. Força física; robustez, vigor, energia.
4 Rim: Os rins são órgãos em forma de feijão que filtram o sangue e formam a urina. Os rins são localizados na região posterior do abdômen, um de cada lado da coluna vertebral.
5 Fisiologia: Estudo das funções e do funcionamento normal dos seres vivos, especialmente dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, tecidos, órgãos e sistemas dos seres vivos sadios.
6 Células-tronco: São células primárias encontradas em todos os organismos multicelulares que retêm a habilidade de se renovar por meio da divisão celular mitótica e podem se diferenciar em uma vasta gama de tipos de células especializadas.
7 Sobrevivência: 1. Ato ou efeito de sobreviver, de continuar a viver ou a existir. 2. Característica, condição ou virtude daquele ou daquilo que subsiste a um outro. Condição ou qualidade de quem ainda vive após a morte de outra pessoa. 3. Sequência ininterrupta de algo; o que subsiste de (alguma coisa remota no tempo); continuidade, persistência, duração.
8 Sistema Nervoso Central: Principais órgãos processadores de informação do sistema nervoso, compreendendo cérebro, medula espinhal e meninges.
9 Coração: Órgão muscular, oco, que mantém a circulação sangüínea.
10 Fígado: Órgão que transforma alimento em energia, remove álcool e toxinas do sangue e fabrica bile. A bile, produzida pelo fígado, é importante na digestão, especialmente das gorduras. Após secretada pelas células hepáticas ela é recolhida por canalículos progressivamente maiores que a levam para dois canais que se juntam na saída do fígado e a conduzem intermitentemente até o duodeno, que é a primeira porção do intestino delgado. Com esse canal biliar comum, chamado ducto hepático, comunica-se a vesícula biliar através de um canal sinuoso, chamado ducto cístico. Quando recebe esse canal de drenagem da vesícula biliar, o canal hepático comum muda de nome para colédoco. Este, ao entrar na parede do duodeno, tem um músculo circular, designado esfíncter de Oddi, que controla o seu esvaziamento para o intestino.
11 Morte cerebral: Um dos conceitos aceitos para MORTE CEREBRAL é o de que “O indivíduo que apresenta cessação irreversível das funções cardíaca e respiratória OU cessação irreversível de TODAS as funções de TODO o encéfalo, incluindo o tronco cerebral, está morto“. Esta definição estabeleceu a sinonímia entre MORTE ENCEFÁLICA e MORTE DO INDIVÍDUO. A nomenclatura MORTE ENCEFÁLICA tem sido preferida ao termo MORTE CEREBRAL, uma vez que para o diagnóstico clínico, existe necessidade de cessação das atividades do córtex e necessariamente, do tronco cerebral. Havendo qualquer sinal de persistência de atividade do tronco encefálico, não existe MORTE ENCEFÁLICA, portanto, o indivíduo não pode ser considerado morto. Como exemplos desta situação, podemos citar os anencéfalos, o estado vegetativo persistente e os casos avançados da Doença de Alzheimer. Ainda existem vários pontos de discussão sobre o conceito de MORTE CEREBRAL.
12 Mesonefros: Um de um par de órgãos excretores (mesonefro) que cresce caudalmente ao primeiro par (pronefro) durante o desenvolvimento. Os mesonefros são os rins permanentes em anfíbios e peixes adultos. Em vertebrados superiores, o pronefro e a maioria dos mesonefros degeneram com o aparecimento do metanefro. Os ductos remanescentes tornam-se DUCTOS MESONÉFRICOS.
13 Renal: Relacionado aos rins. Uma doença renal é uma doença dos rins. Insuficiência renal significa que os rins pararam de funcionar.
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