Engenheiros biomédicos criaram o primeiro músculo humano a partir de células-tronco

Músculo esquelético idêntico ao do corpo humano, que se contrai quando é estimulado, mas cresceu no laboratório: a experiência, foi conduzida pelos cientistas da Universidade Duke Durham, no norte da Califórnia

Coordenados por Nenad Bursac, os pesquisadores Lingjun Rao, Ying Qian, Alastair Khodabukus e Thomas Ribar, usaram células-troncos adultas tiradas de tecidos não musculares, como da pele e do sangue.

No entanto, os pesquisadores ressaltam que, no presente, não servirão para reparar tecidos danificados por doenças, mas para avaliar o efeito de drogas, evitando ensaios de pacientes e estudando as características funcionais e bioquímicas de algumas doenças, especialmente as raras.

“A beleza do nosso trabalho é que o biomúsculo nos permitirá realizar ensaios clínicos de drogas não mais em pacientes da vida real, mas dentro de um laboratório, em um tubo de ensaio”, comentou o engenheiro bioquímico Nenad Bursac, o coordenador da experiência, junto com seus colegas.

Para obter os “biomúsculos”, os pesquisadores começaram a partir de células humanas chamadas precursores miogênicos, que, por sua vez, foram obtidas a partir de células-tronco e multiplicadas por mais de mil vezes: foram colocadas em um suporte tridimensional preenchido com um gel gelatinoso.

Após a reprogramação das células para voltarem ao seu estado original, elas são bombardeadas com uma molécula, que vai dar instruções para ocorrer a transformação em tecido muscular.

Depois de duas a três semanas, as células “musculares” se contraem e reagem a estímulos externos, como impulsos elétricos e sinais químicos. No entanto, o músculo criado é mais fraco que o tecido muscular original, mas, de acordo, com os cientistas, eles têm potencial.

O primeiro teste foi realizado em camundongos adultos. As células sobreviveram e se integraram no tecido muscular dos animais. “A hipótese de estudar doenças raras é especialmente estimulante para nós”, explicou Bursac

Objetivos

“Um dos nossos objetivos – explica Bursac – é usar esse método para oferecer aos pacientes tratamentos personalizados. A ideia é fazer uma pequena biópsia de cada paciente, fazer novos músculos crescerem no laboratório e usar essas amostras para avaliar o melhor medicamento para o caso individual “.

“Existem algumas patologias, por exemplo, a distrofia muscular de Duchenne que torna a biópsia particularmente difícil. Se pudéssemos ter sucesso, mesmo usando células-tronco pluripotentes induzidas, precisamos de uma pequena amostra da pele ou sangue do paciente para obter seu músculo “testador” em um tubo de ensaio”.

O músculo esquelético é o tecido mais abundante e regenerativo no corpo humano, mas pode ser funcionalmente comprometido devido a doenças genéticas, metabólicas e neuromusculares, incluindo várias distrofias, diabetes ou doença de Huntington. A capacidade de gerar equivalentes fisiológicos in vitro do músculo esquelético humano poderia oferecer uma plataforma versátil para estudos biológicos fundamentais e desenvolvimento de novas terapias de genes e medicamentos para distúrbios musculares. Estudos em larga escala de fisiologia e rastreamento de drogas exigiriam, no entanto, uma fonte pronta e expansível de células progenitoras musculares, bem como condições de cultura 3D que levem à formação de tecidos musculares biomiméticos capazes de geração de força induzida eletricamente e quimicamente.

No trabalho anterior, Bursac e sua equipe começaram com pequenas amostras de células humanas obtidas a partir de biópsias musculares, chamadas “mioblastos”, que já haviam avançado além do estágio das células estaminais, mas ainda não se tornaram fibras musculares maduras. Esses micoblastos cresceram por muitas dobras e depois colocaram-nos em um andaime de suporte 3-D preenchido com um gel nutritivo que lhes permitiu formar fibras musculares humanas alinhadas e funcionando.

No novo estudo, os pesquisadores começaram com células-tronco pluripotentes induzidas por humanos. Estas são células retiradas de tecidos não musculares adultos, como pele ou sangue, e reprogramadas para reverter para um estado primordial. As células estaminais pluripotentes são então cultivadas enquanto inundadas com uma molécula chamada Pax7 – que sinaliza as células para começar a se tornar músculo.

À medida que as células proliferavam, elas se tornaram muito semelhantes, mas não tão robustas quanto as células-tronco musculares adultas. Embora estudos anteriores tenham realizado esse feito, ninguém conseguiu então cultivar essas células intermediárias em músculos funcionais.

FOTOS: Universidade Duke Durham