Mais de 10.000 pessoas com doença hepática crónica nos Estados Unidos estão actualmente à espera de um transplante de fígado, mas a oferta de órgãos doados fica muito aquém da procura. Alguns pacientes com insuficiência hepática também não podem ser submetidos a um transplante porque não são suficientemente saudáveis para suportar a operação.
Os engenheiros do MIT estão desenvolvendo uma alternativa possível: “mini fígados” injetáveis projetados para fornecer algumas das funções normalmente desempenhadas por um fígado danificado.
Num novo estudo em ratos, os investigadores descobriram que as células do fígado injectadas viveram durante pelo menos dois meses. Durante esse tempo, as células continuam a produzir muitas das enzimas e proteínas normalmente produzidas pelo fígado.
“Pensamos neles como fígados satélites. Se pudermos entregar essas células ao corpo, contornando o órgão doente, isso forneceria uma função de reforço”, diz Sangeeta Bhatia, professor John e Dorothy Wilson de Ciências e Tecnologia da Saúde e de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação no MIT e membro do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência (IMES).
Bhatia é o autor sênior do estudo publicado em biomateriais celulares. O pós-doutorado do MIT, Vardhaman Kumar, é o autor principal.
Restaurando funções essenciais do fígado
O fígado é responsável por aproximadamente 500 funções essenciais no corpo humano. Entre outras funções, ajuda a regular a coagulação do sangue, eliminar bactérias da corrente sanguínea e processar medicamentos. Muitas dessas funções são desempenhadas por células hepáticas especializadas chamadas hepatócitos.
Por mais de uma década, o laboratório de Bhatia investigou maneiras de restaurar a atividade dos hepatócitos em pacientes sem a necessidade de transplante cirúrgico de fígado. Uma estratégia envolve colocar hepatócitos dentro de um biomaterial semelhante a hidrogel. No entanto, esses géis ainda precisam ser implantados cirurgicamente.
A injeção de hepatócitos diretamente no corpo poderia eliminar a necessidade dessa cirurgia. Para o novo estudo, a equipa do MIT tentou tornar esta abordagem mais eficaz, criando um ambiente de engenharia que ajudaria as células transplantadas a sobreviver, ao mesmo tempo que permitiria aos investigadores monitorizar a saúde do enxerto sem procedimentos invasivos.
Construindo uma casa injetável para células do fígado
Os pesquisadores desenvolveram uma mistura injetável que continha células do fígado e minúsculas microesferas de hidrogel. Essas microesferas ajudam a manter as células unidas e estimulam as conexões com os vasos sanguíneos próximos.
Quando densamente compactadas, as esferas possuem propriedades que permitem que o conteúdo se comporte como um líquido, possibilitando empurrar a mistura através de uma seringa. Uma vez dentro do corpo, o material pode recuperar a sua estrutura sólida.
As microesferas de hidrogel já foram investigadas para a cicatrização de feridas porque criam espaços que permitem que as células se movam através do material e gerem novos tecidos. Os pesquisadores do MIT adotaram essa abordagem para que os hepatócitos pudessem estabelecer um enxerto de tecido estável após a injeção.
“Usamos essa tecnologia para criar um espaço projetado para transplante de células”, diz Kumar. “Se as células forem injetadas na ausência dessas esferas, elas não se integrarão eficientemente ao hospedeiro, mas essas microesferas fornecem aos hepatócitos um local onde podem permanecer localizados e se conectar à circulação do hospedeiro muito rapidamente”.
O material injetável também contém células fibroblásticas – células auxiliares que melhoram a sobrevivência dos hepatócitos e estimulam o crescimento dos vasos sanguíneos no tecido recém-formado.
Trabalhando com Nicole Henning, especialista em pesquisa de ultrassom do Instituto Koch, a equipe desenvolveu uma técnica para administrar a mistura com uma seringa guiada por ultrassom. O ultrassom pode ser usado após o procedimento para rastrear o implante e determinar se ele permanece estável ao longo do tempo.
Mini fígados podem funcionar em diferentes partes do corpo
Para os experimentos com ratos, os pesquisadores colocaram mini-fígados no tecido adiposo do abdômen. Versões futuras do tratamento poderiam ser potencialmente transplantadas para outros locais, incluindo áreas próximas ao baço ou aos rins.
As células hepáticas não precisam estar localizadas próximas ao fígado do paciente. Se houver espaço suficiente e suprimento sanguíneo adequado no enxerto, os hepatócitos transplantados podem funcionar de forma semelhante às células do fígado.
“Para a maioria das doenças hepáticas, o enxerto não precisa ficar próximo ao fígado”, diz Kumar.
Os vasos sanguíneos ajudam os enxertos a sobreviver
Em testes com ratos, os pesquisadores injetaram células e microesferas do fígado em tecido adiposo chamado tecido adiposo perigonadal. Após serem distribuídas, as células se agregaram em uma estrutura estável e densa.
Os vasos sanguíneos cresceram gradualmente no enxerto, fornecendo um suprimento local de nutrientes que ajudou a manter os hepatócitos transplantados vivos e funcionando.
“Novos vasos sanguíneos formaram-se junto aos hepatócitos, razão pela qual conseguiram sobreviver”, diz Kumar. “Eles conseguiram que os nutrientes fossem entregues diretamente a eles, foram capazes de funcionar da maneira que deveriam e produziram as proteínas que esperamos que produzam”.
As células do fígado permaneceram vivas e liberaram proteínas especiais na circulação dos animais durante as oito semanas do estudo. Segundo os pesquisadores, essa durabilidade sugere que a tecnologia poderia ser potencialmente desenvolvida como um tratamento de longo prazo para doenças hepáticas.
Uma possível ponte para o transplante de fígado
Os pesquisadores imaginam vários papéis possíveis para a tecnologia. Para alguns pacientes, os enxertos hepáticos injetáveis podem ser uma alternativa à cirurgia. Para outros, podem complementar temporariamente a função hepática enquanto o paciente espera por um doador de órgão.
“A forma como vemos esta tecnologia é que ela pode ser uma alternativa à cirurgia, mas também pode servir como uma ponte para o transplante, onde estes enxertos podem fornecer suporte até que um órgão doado esteja disponível”, diz Kumar. “E se acharmos que eles podem precisar de outra terapia ou de mais enxertos, as chances de fazer isso são muito menores com esta técnica de injeção do que com qualquer outra cirurgia”.
A abordagem actual provavelmente exigiria que os pacientes tomassem medicamentos imunossupressores para evitar que o seu sistema imunitário atacasse as células transplantadas. A equipe está agora investigando outras possibilidades, incluindo o desenvolvimento de hepatócitos “furtivos” que podem evitar o reconhecimento imunológico. Outra opção seria usar microesferas de hidrogel para liberar diretamente drogas imunossupressoras ao redor do enxerto.
A pesquisa foi financiada por uma doação do Koch Institute Support (CORE) do National Cancer Institute, dos National Institutes of Health, do Wellcome Leap Hope Program, de uma bolsa de pesquisa de pós-graduação da National Science Foundation e do Howard Hughes Medical Institute.
