Uma equipe da Universidade Técnica de Munique ( TUM ) induziu células-tronco a imitar o desenvolvimento do coração humano. O resultado é uma espécie de "mini-coração" conhecido como organóide. Isso permitirá o estudo da fase de desenvolvimento mais antiga do nosso coração e facilitará a pesquisa de doenças.

 

O coração humano começa a se formar aproximadamente três semanas após a concepção. Isso coloca a fase inicial do desenvolvimento cardíaco em um momento em que as mulheres ainda desconhecem a gravidez. Essa é uma das razões pelas quais ainda temos pouco conhecimento de muitos detalhes de como o coração é formado. As conclusões de estudos em animais não são totalmente transferíveis para os seres humanos. Um organóide desenvolvido na TUM pode ser útil para os pesquisadores.

Uma bola de 35.000 células

A equipe que trabalha com Alessandra Moretti, professora de medicina regenerativa em doenças cardiovasculares, desenvolveu um método para criar uma espécie de "mini-coração" usando células-tronco pluripotentes. Cerca de 35.000 células são giradas em uma esfera em uma centrífuga. Durante um período de várias semanas, diferentes moléculas de sinalização são adicionadas à cultura celular sob um protocolo fixo. "Dessa maneira, imitamos as vias de sinalização no corpo que controlam o programa de desenvolvimento do coração", explica Alessandra Moretti. O grupo publicou seu trabalho na revista Nature Biotechnology.

Primeiros "epicardioides"

Os organoides resultantes têm cerca de meio milímetro de diâmetro. Embora não bombeiam sangue, eles podem ser estimulados eletricamente e são capazes de se contrair como câmaras cardíacas humanas. Prof. Moretti e sua equipe são os primeiros pesquisadores do mundo a criar com sucesso um organóide contendo as duas células do músculo cardíaco ( cardiomyocytes ) e células da camada externa da parede cardíaca ( epicárdio ). Na jovem história dos organoides cardíacos - os primeiros foram descritos em 2021 - os pesquisadores haviam criado anteriormente apenas organoides com cardiomioócitos e células da camada interna da parede cardíaca ( endocárdio).

"Para entender como o coração é formado, as células de epicárdio são decisivas", diz o Dr. Anna Meier, primeira autora do estudo. "Outros tipos de células no coração, por exemplo, na conexão de tecidos e vasos sanguíneos, são formados a partir dessas células. O epicárdio também desempenha um papel muito importante na formação das câmaras cardíacas." A equipe nomeou adequadamente os novos organoides como "epicardioides."

Novo tipo de célula descoberto

Juntamente com o método de produção dos organoides, a equipe relatou suas primeiras novas descobertas. Através da análise de células individuais, eles determinaram que células precursoras de um tipo descoberto recentemente em camundongos são formadas por volta do sétimo dia do desenvolvimento do organoide. O epicárdio é formado a partir dessas células. "Assumimos que essas células também existem no corpo humano - mesmo que por apenas alguns dias", diz Moretti.

Essas idéias também podem oferecer pistas sobre o motivo pelo qual o coração fetal pode se reparar, uma capacidade quase totalmente ausente no coração de um ser humano adulto. Esse conhecimento pode ajudar a encontrar novos métodos de tratamento para ataques cardíacos e outras condições.

Produzindo "organóides personalizados"

A equipe também mostrou que os organoides podem ser usados para investigar as doenças de pacientes individuais. Usando células-tronco pluripotentes de um paciente que sofre da síndrome de Noonan, os pesquisadores produziram organoides que emulavam características da condição em uma placa de Petri. Nos próximos meses, a equipe planeja usar organoides personalizados comparáveis para investigar outros defeitos cardíacos congênitos.

Com a possibilidade de emular doenças cardíacas em organoides, os medicamentos poderiam ser testados diretamente sobre eles no futuro. "É concebível que esses testes possam reduzir a necessidade de experimentos com animais ao desenvolver drogas", diz Alessandra Moretti.

A pesquisa orgânica é uma área-chave de pesquisa na TUM

Os pesquisadores registraram uma patente internacional para o processo de criação de organoides cardíacos. O modelo Epicardioide é um dos vários projetos organóides da TUM. No Centro de Sistemas Organóides, grupos de trabalho de vários departamentos e presidentes colaborarão. Eles conduzirão pesquisas interdisciplinares sobre pâncreas, organoides cerebrais e cardíacos com imagens de ponta e análises celulares para estudar a formação de órgãos, câncer e doenças neurodegenerativas e alcançar progresso na medicina com sistemas 3D humanos.