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Como consertar um coração partido

Cerca de 300 mil pessoas sofrem ataques cardíacos todos os anos, dos quais 70% sobrevivem, muitas vezes com algum tipo de sequela

Sim, é isso mesmo que você leu. É exatamente nisso em que está trabalhando uma equipe de pesquisadores da Universidade de Sorocaba (Uniso). No entanto, se você busca a cura para uma desilusão amorosa, é muito provável que chegue ao fim deste texto decepcionado. Ainda assim, essa é uma linha de pesquisa que tem todo o potencial para melhorar a vida dos milhares de brasileiros que sofrem ataques cardíacos todos os anos; segundo dados do Ministério da Saúde, são cerca de 300 mil, dos quais 70% sobrevivem, muitas vezes com algum tipo de sequela.

A doença — também chamada de infarto do miocárdio — é causada pelo estreitamento ou pela interrupção total de uma artéria coronária, o que faz cessar o suprimento de oxigênio de uma parte do músculo cardíaco. Sem oxigênio, as células morrem e uma parte do coração deixa de funcionar. Vale lembrar que o infarto é uma doença progressiva e, se tratado rapidamente, não precisa necessariamente levar ao óbito ou a complicações irreversíveis, mas, infelizmente, não é sempre assim. A capacidade regenerativa do coração adulto é pouco expressiva e depende de uma série de variáveis, como a remoção das células mortas e a preservação da integridade do tecido cardíaco. Isso não quer dizer, é claro, que a ciência não possa oferecer uma ajudinha.

Thais Francine Ribeiro Alves segura um dos scaffolds cardíacos produzidos no Laboratório de Biomateriais e Nanotecnologia da Uniso. Fotos: Paulo Ribeiro

“Há um interesse crescente pelo desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento do infarto do miocárdio. Atualmente a engenharia de tecidos cardiovasculares é considerada uma terapia alternativa promissora para restaurar tanto a estrutura quanto a função de um coração infartado por meio da aplicação de um dispositivo biológico na área lesionada. Essa é uma possibilidade que tem sido tentada em muitos estudos experimentais.” As afirmações são de uma equipe de pesquisadores da Uniso, da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) e da Universidade Tiradentes, cujo pesquisador responsável é o professor doutor Marco Vinicius Chaud, dos Programas de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas e Processos Tecnológicos e Ambientais da Uniso. Detalhes da pesquisa estão publicados num capítulo do livro “Materials, Technologies and Clinical Applications”, de 2017.

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A engenharia de tecidos é uma tecnologia híbrida, que combina a ciência de materiais à biologia para desenvolver materiais sintéticos, naturais ou compostos, com o intuito de reparar ou mesmo substituir tecidos orgânicos que por ventura tenham sido danificados. Na Uniso, as pesquisas dessas áreas são desenvolvidas no LaBNUS, o Laboratório de Biomateriais e Nanotecnologia da Universidade, localizado no Parque Tecnológico de Sorocaba, sob a coordenação do professor Chaud e com a colaboração das professoras doutoras Denise Grotto, Angela Jozala e Renata Lima. Os resultados dessa linha de pesquisa levam a avanços na produção de dispositivos médicos chamados scaffolds.

Para saber mais: o que são scaffolds?

Thais Francine Ribeiro Alves segura um dos scaffolds cardíacos produzidos no Laboratório de Biomateriais e Nanotecnologia da Uniso. Fotos: Paulo Ribeiro

Na medicina, scaffolds (do inglês, suportes) são os nomes atribuídos a estruturas ou dispositivos biodegradáveis, que contêm algum tipo de biomaterial. Essas bioestruturas, em contato com uma lesão, contribuem para a sua autorregeneração — como é o caso do tecido cardíaco depois de um infarto. “Os scaffolds são estruturas tridimensionais porosas que devem ser o mais semelhante possível à membrana extracelular. Desse modo, os scaffolds devem obedecer a vários requisitos: devem ser inócuos do ponto de vista da toxicidade; devem ser biocompatíveis, de modo a prevenir a ocorrência de rejeição por parte do organismo; e devem necessariamente apresentar uma estrutura porosa, de forma a permitir a vascularização e o transporte eficiente dos nutrientes e metabolitos essenciais para a formação do novo tecido”, explica a doutoranda Thais Francine Ribeiro Alves, uma das pesquisadoras envolvidas.

Atualmente, na Uniso, há três projetos de doutorado voltados ao desenvolvimento de scaffolds. Além daqueles voltados à regeneração cardíaca, há pesquisas voltadas a tecidos traqueais e ósseos. “Os scaffolds cardíacos, por sua vez, são intervenções terapêuticas que apresentam eficácia e baixo custo, e têm melhorado significativamente a qualidade de vida dos pacientes”, dizem os pesquisadores.

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Os scaffolds podem ser celulares, como são chamados aqueles que contêm células (como, por exemplo, as células-tronco) incorporadas em suas estruturas antes do processo de implantação no tecido lesionado. Mas eles podem ser também acelulares, que são aqueles que não contêm células, mas são feitos de biomateriais presentes na matriz extracelular (ECM, da sigla em inglês) — nome dado à massa que circunda as células dos seres vivos, uma espécie de hidrogel poroso que lhes provê suporte estrutural e bioquímico. Esses biomateriais estimulam um processo chamado quimiotaxia, o processo de locomoção das células, que faz com que elas se orientem quimicamente até chegar a uma lesão que precisa de reparação. Em outras palavras, esses scaffolds mostram o caminho para as células cardíacas, para que elas consigam chegar mais facilmente ao tecido que precisa ser recuperado depois dos danos causados por um infarto.

“A ECM já foi vista antigamente como uma estrutura de suporte inerte, mas, na verdade, o seu papel é crítico e crucial na manutenção do miocárdio. Nos scaffolds, alguns recursos em nanoescala devem ser incluídos para replicar algumas das funções da ECM. Em muitos casos, o controle do alinhamento e da direção de crescimento das células é essencial para que tecidos funcionais sejam obtidos. Para isso, scaffolds em forma de hidrogéis com canais orientados têm sido usados com algum sucesso”, contam os pesquisadores.

Eles lembram que o desenvolvimento de um scaffold eficaz para o reparo do miocárdio é uma necessidade crítica ainda não atendida, que esbarra em alguns desafios, sendo o principal deles a combinação de força e elasticidade, de forma a não comprometer a contratilidade natural das células cardíacas. É por isso que testar diversos materiais é tão importante. Na Uniso, os pesquisadores trabalham com scaffolds acelulares, desenvolvidos principalmente a partir de polímeros de origem natural.

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Thais Francine Ribeiro Alves segura um dos scaffolds cardíacos produzidos no Laboratório de Biomateriais e Nanotecnologia da Uniso. Fotos: Paulo Ribeiro

Uma outra possibilidade, naturalmente, seria criar enxertos de células cardíacas vivas para implantação no coração, a partir de uma cultura de células in vitro. É possível, mas o procedimento esbarra em dificuldades significativas, especialmente o baixo nível de sobrevivência dos enxertos. “Por outro lado”, concluem os pesquisadores, “os scaffolds acelulares poderão ser implantados no miocárdio danificado e, após sua vascularização, deverão criar um ambiente amigável para as células musculares que compõem o coração. Moléculas bioativas com colágeno, fibrinogênio, alginato, hialuronato, integrina, fibronectina e laminina melhoram a viabilidade e a sobrevivência dessas células, e podem melhorar a quimiotaxia das células-tronco e o autorreparo do coração. No infarto agudo do miocárdio, tratar a raiz do problema através da reparação do tecido lesado pode ser mais benéfico para o paciente.”

Com base no capítulo “Three-Dimensional and Biomimetic Technology in Cardiac Injury After Myocardial Infarction: Effect of Acellular Devices on Ventricular Function and Cardiac Remodelling”, publicado no livro “Materials, Technologies and Clinical Applications”, em 13 de dezembro de 2017, de autoria do professor doutor Marco V. Chaud, do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade de Sorocaba (Uniso) e dos alunos Thais F. R. Alves, Márcia A. Rebelo, Juliana F. de Souza, Venâncio A. Amaral, Cecilia T. Barros e Carolina Santos,  além de autores externos (Patricia Severino e Lindemberg M. Silveira Filho). Os resultados fazem parte de um projeto de pesquisa apoiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (425271-2016-1).​ Confira aqui: https://bit.ly/2USNx4V

Texto: Guilherme Profeta

 

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