Pesquisadores desenvolvem técnica para a produção de fígado em laboratório

Método criado no Centro de Estudos do Genoma Humano e de Células-Tronco da USP pode permitir a fabricação em escala do órgão para realização de transplantes

Elton Alisson | Agência FAPESP – Pesquisadores do Centro de Estudos do Genoma Humano e de Células-Tronco (CEGH-CEL), do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP), desenvolveram uma técnica para a reconstrução e produção de fígado em laboratório.

A prova de conceito do método foi realizada com fígado de ratos. Na próxima etapa do estudo, os pesquisadores pretendem adaptar a técnica para, futuramente, produzir fígados humanos a fim de aumentar a disponibilidade do órgão para transplante.

Os resultados do estudo, apoiado pela FAPESP, foram publicados na revista Materials Science and Engineering: C.

“A ideia é produzir fígados humanos em laboratório, em escala, com o intuito de diminuir a espera por doadores compatíveis e os riscos de rejeição do órgão transplantado”, diz à Agência FAPESP Luiz Carlos de Caires Júnior, primeiro autor do estudo. O pesquisador realiza pós-doutorado no CEGH-CEL – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP.

A metodologia é baseada em técnicas de bioengenharia de tecidos desenvolvidas nos últimos anos para a produção de órgãos para transplante, chamadas descelularização e recelularização.

As técnicas consistem em submeter o órgão de um doador falecido – no caso, o fígado – a sucessivas lavagens com soluções detergentes ou enzimas, com o objetivo de retirar todas as células do tecido até restar apenas a matriz extracelular, com a estrutura e o formato originais do órgão. A matriz extracelular é recomposta com células derivadas do paciente receptor, a fim de evitar o risco de reações imunológicas e diminuir o risco de rejeição em longo prazo do órgão transplantado.

“É como se o receptor recebesse um fígado recauchutado, que não seria rejeitado porque foi reconstituído usando suas próprias células. Ele não precisaria nem tomar imunossupressores”, explica Mayana Zatz, coordenadora do CEGH-CEL e coautora do estudo.

Por meio dessas técnicas também é possível reconstituir órgãos considerados limítrofes, aumentando a sua disponibilidade para os pacientes na fila de espera, explica Caires.

“Muitos órgãos disponíveis para o transplante não são aproveitáveis porque são provenientes de pessoas que sofreram acidentes de trânsito. Por meio dessas técnicas é possível recuperar esses órgãos, dependendo de sua condição”, afirma o pesquisador.

O processo de descelularização, contudo, remove os principais componentes da matriz extracelular do órgão, como moléculas que sinalizam para as células que elas devem proliferar e formar vasos. Dessa forma, compromete a recelularização do tecido e diminui as propriedades de adesão das células à matriz extracelular.

Para solucionar esse obstáculo, os pesquisadores do CEGH-CEL aprimoraram as técnicas de descelularização e recelularização, introduzindo uma nova etapa.

Após isolar e descelularizar o fígado de ratos, eles injetaram na matriz extracelular uma solução rica em moléculas, como as proteínas Sparc e a TGFB1, produzidas por células hepáticas cultivadas em laboratório em um meio condicionado. Essas proteínas sinalizam para as células hepáticas que elas devem se proliferar e formar vasos sanguíneos – funções essenciais para o bom funcionamento do fígado.

“O enriquecimento da matriz extracelular com essas moléculas permite que ela se torne muito mais parecida com a de um fígado saudável”, afirma Caires.

Depois de tratar a matriz extracelular do fígado de ratos com a solução, foram introduzidos no material hepatócitos, células endoteliais e mesenquimais – essas últimas produzidas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas (iPS, na sigla em inglês). O método consiste em reprogramar células adultas (provenientes da pele ou de outro tecido de fácil acesso) para fazê-las assumir estágio de pluripotência semelhante ao de células-tronco embrionárias.

“O trabalho mostrou que é possível induzir a diferenciação de células-tronco humanas em linhagens de células que fazem parte de um fígado e usá-las para reconstruir o órgão de modo que seja funcional. É a primeira prova de conceito de que a técnica funciona”, avalia Zatz.

Com o auxílio de uma bomba de seringa, as células hepáticas foram introduzidas na matriz extracelular de fígado de ratos para produzir um órgão com as características do humano.

O órgão cresceu durante cinco semanas em uma incubadora que simula as condições de um corpo humano. As análises indicaram que o enriquecimento da matriz extracelular com a solução rica em proteínas Sparc e TGFB1 melhorou muito a recelularização do fígado produzido.

“As células hepáticas crescem e funcionam melhor por meio desse tratamento. Pretendemos, agora, construir um biorreator para fazer a descelularização de um fígado humano e avaliar a possibilidade de produzi-lo em laboratório e em escala”, diz Caires.

Segundo o pesquisador, a técnica também pode ser adaptada para produção em laboratório de outros órgãos, como pulmão, coração e pele.

Fabricação de órgãos

O projeto integra uma das linhas de pesquisa do CEGH-CEL, voltada à fabricação ou reconstrução de órgãos para transplante por meio de diferentes técnicas.

Por meio de um projeto em parceria com a farmacêutica EMS, apoiado pela FAPESP no âmbito do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE), os pesquisadores do Centro pretendem modificar órgãos de porcos, como o rim, coração e pele, para transplantá-los para humanos (leia mais em agencia.fapesp.br/29761/).

Como não é possível transplantar fígado de porcos para humanos, os pesquisadores partiram para outras estratégias: a descelularização e recelularização e a produção do órgão por impressão 3D (leia mais em agencia.fapesp.br/31946/).

“Essas diferentes frentes de estudo são complementares. A expectativa é termos, no futuro, fábricas de órgãos para transplante”, diz Zatz.

O artigo Pre-coating decellularized liver with HepG2-conditioned medium improves hepatic recellularization (DOI: 10.1016/j.msec.2020.111862), de Luiz Carlos Caires-Júnior, Ernesto Goulart, Kayque Alves Telles-Silva, Bruno Henrique Silva Araujo, Camila Manso Musso, Gerson Kobayashi, Danyllo Oliveira, Amanda Assoni, Valdemir Melechco Carvalho, Antônio Fernando Ribeiro-Jr, Renata Ishiba, Karina Andrighetti Oliveira Braga, Natalia Nepomuceno, Elia Caldini, Thadeu Rangel, Silvano Raia, Peter I. Lelkes e Mayana Zatz, pode ser lido na revista Materials Science and Engineering: C em www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0928493120337814.