Órgãos impressos em 3D: o futuro do transplante

By | Junho 10, 2022

Este tipo de medicina regenerativa está em desenvolvimento, e a força motriz por trás dessa inovação é a “real necessidade humana”, disse Lewis.

A razão para esta discrepância é “uma combinação de pessoas que sofreram eventos catastróficos de saúde, mas seus órgãos não são de qualidade suficiente para doar, ou não estão na lista de doadores de órgãos para começar, e o fato de que é realmente muito difícil encontrar um bom composto.” um transplante de órgão, disse Lewis.

E enquanto doadores vivos são opções, “operar em alguém que não precisa” é um grande risco, disse o Dr. Anthony Atala, diretor do Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. “Portanto, doadores vivos relacionados geralmente não são a maneira preferida, porque você está pegando um órgão de outra pessoa que pode precisar, especialmente agora que estamos envelhecendo”.

Atala e seus colegas foram responsáveis ​​por isso bexigas humanas em crescimento no laboratório manualmente em 2006 e implantar um órgão interno complicado em humanos pela primeira vez – salvando vidas três crianças a quem eles implantaram bexigas.

Todos os dias, 17 pessoas morrem enquanto esperam por um transplante de órgão, de acordo com a Direção de Recursos e Serviços de Saúde. E a cada nove minutos, outra pessoa é adicionada à lista de espera, diz a agência. Mais de 90% das pessoas na lista de transplantes em 2021 precisavam de um rim.

“Cerca de um milhão de pessoas em todo o mundo precisam de um rim. Então eles têm insuficiência renal em estágio final e precisam fazer diálise”, disse Lewis. “Quando você faz diálise, você tem basicamente cinco anos de idade, e a cada ano sua taxa de mortalidade aumenta em 15%. A diálise é muito difícil para o seu corpo. Isso é realmente motivador para aceitar esse grande desafio da impressão de órgãos.”

“Pílulas anti-hipertensivas não são incomuns. Qualquer pessoa que precise delas pode obtê-las”, disse Martine Rothblatt, CEO e presidente da United Therapeutics na conferência Life Itself, um evento de saúde e bem-estar apresentado em parceria com a CNN. A United Therapeutics é um dos patrocinadores da conferência.

“Não há nenhuma razão prática para que alguém que precise de um rim – ou pulmões, coração, fígado – não possa obtê-lo”, acrescentou. “Estamos usando a tecnologia para resolver esse problema.”

Corpos de impressão 101

Para iniciar o processo de bioimpressão de órgãos, os médicos geralmente começam com as próprias células do paciente. Eles fazem uma pequena biópsia do órgão com uma agulha ou realizam uma cirurgia minimamente invasiva para remover um pequeno pedaço de tecido, “menos da metade do tamanho de um selo postal”, disse Atala. “Ao pegar este pequeno pedaço de tecido, somos capazes de separar células (e) crescer e expandir células fora do corpo”.

Esse crescimento acontece dentro de uma incubadora ou biorreator estéril, um vaso de pressão de aço inoxidável que ajuda as células a se manterem nutridas com nutrientes – chamados “mídia” – os médicos as alimentam a cada 24 horas porque as células têm seu próprio metabolismo, disse Lewis. Cada tipo de célula tem um meio diferente, e uma incubadora ou biorreator atua como um dispositivo semelhante a um forno que imita a temperatura interna e a oxigenação do corpo humano, disse Atala.

“Depois, misturamos com esse gel, que é como cola”, disse Atala. “Cada órgão em seu corpo tem células e cola que os mantém juntos. Basicamente, também é chamado de ‘matriz extracelular’.

A doação de órgãos vivos salva vidas.  É assim que você se torna um doador

Essa cola é o apelido de Atalin para biotint, uma mistura de células vivas imprimíveis, moléculas ricas em água chamadas hidrogéis e meios e fatores de crescimento que ajudam as células a se multiplicar e se diferenciar, disse Lewis. Os hidrogéis imitam a matriz extracelular do corpo humano, que contém substâncias como proteínas, colágeno e ácido hialurônico.

Uma parte da cola sem amostras de células pode ser feita em laboratório e “terá as mesmas propriedades do tecido que você está tentando substituir”, disse Atala.

Os biomateriais comumente usados ​​devem ser atóxicos, biodegradáveis ​​e biocompatíveis para evitar uma resposta imune negativa, disse Lewis. Colágeno e gelatina são dois dos biomateriais mais comuns usados ​​para bioimpressão de tecidos ou órgãos.

O processo de impressão

A partir daí, os médicos carregam cada biotinta – dependendo de quantos tipos de células eles querem imprimir – na câmara de impressão, “usando uma cabeça de impressão e um bico para extrudar a tinta e construir o material camada por camada”, disse Lewis. A criação de tecidos com propriedades personalizadas é possibilitada por impressoras que são programadas com dados de imagens de pacientes de raios-X ou varreduras, disse Atala.

“Com uma impressora colorida, você tem vários cartuchos diferentes, e cada cartucho imprime uma cor diferente, e você obtém sua cor (final)”, acrescentou Atala. A bioimpressão é a mesma; basta usar células em vez de tintas tradicionais.

A duração do processo de impressão depende de vários fatores, incluindo o órgão ou tecido que está sendo impresso, a finura da resolução e o número de cabeçotes de impressão necessários, disse Lewis. Mas geralmente leva de algumas a algumas horas. O tempo de biópsia para implantação é de cerca de quatro a seis semanas, disse Atala.

A impressora 3D coloca diferentes tipos de células nos andaimes dos rins no Wake Forest Institute of Regenerative Medicine.

O maior desafio é “fazer os órgãos realmente funcionarem como deveriam”, então alcançar isso é o “santo graal”, disse Lewis.

“Assim como se você quiser tirar um órgão de um doador, você deve colocar esse órgão no biorreator imediatamente e começar a perfundir ou as células morrerão”, acrescentou. Perfundir um órgão significa fornecê-lo com fluido, geralmente sangue ou substituto do sangue, circulando-o através de vasos sanguíneos ou outros canais.

Dependendo da complexidade dos órgãos, às vezes há a necessidade de mais maturação do tecido no biorreator ou unidade de ligação adicional, disse Lewis. “Há apenas uma série de problemas de encanamento e desafios que precisam ser feitos para que esse órgão impresso realmente funcione como um órgão humano in vivo (ou seja, no corpo). E honestamente, ainda não está completamente resolvido.”

Uma vez que um órgão bioimpresso é implantado em um paciente, ele se degradará naturalmente ao longo do tempo – o que é bom porque foi projetado para funcionar dessa maneira.

Você provavelmente está se perguntando: “Bem, então o que acontece com o tecido? Ele se desintegrará?” Na verdade não”, disse Atala. “Essas colas se dissolvem e as células sentem a ponte se soltar; elas sentem que não têm mais uma base sólida. Então as células fazem o que fazem em seu próprio corpo, e isso é criar sua própria ponte e criar sua própria cola.”

Desafios restantes

Atala e Lewis são conservadores em suas estimativas do número de anos restantes antes que órgãos bioimpressos totalmente funcionais possam ser implantados em humanos.

“O campo está se movendo rápido, mas acho que estamos falando de mais uma década, mesmo com todo o tremendo progresso que foi feito”, disse Lewis.

“Há tantos anos, aprendi que nunca prevejo porque você sempre cometerá erros”, disse Atala. “Existem muitos fatores em termos de fabricação e (portaria da Food and Drug Administration dos EUA). Afinal, é do nosso interesse, é claro, garantir que as tecnologias sejam, em primeiro lugar, seguras para o paciente.”

Sempre que a bioimpressão de órgãos se tornar uma opção disponível, a acessibilidade para pacientes e seus cuidadores não deve ser um problema.

Eles estarão “disponíveis com segurança” para eles, disse Atala. “Os custos associados à falência de órgãos são muito altos. Manter um paciente em diálise é mais de um quarto de milhão de dólares por ano, apenas manter um paciente em diálise. Portanto, é muito mais barato criar um órgão que você pode implantar em um paciente.”

O custo médio de um transplante de rim foi de US$ 442.500 em 2020, segundo os dados pesquisa publicada pela Sociedade Americana de Nefrologia – doc Impressoras 3D de varejo por cerca de alguns milhares de dólares a mais de US$ 100.000, dependendo de sua complexidade. Mas enquanto impressoras baratas estão disponíveis, partes caras da bioimpressão podem incluir a manutenção de bancos de células para pacientes, cultivo de células e manuseio seguro de materiais biológicos, disse Lewis.

Alguns dos maiores custos de um transplante de órgão atual são “a remoção do órgão do doador, os custos de transporte e, é claro, a cirurgia pela qual o receptor passa e, em seguida, todo o cuidado e supervisão”, disse Lewis. “Parte desse custo ainda estaria em jogo, mesmo que fosse amortizado.”

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