Em uma Primeira, Cientistas Cultivam Rins Humanos Dentro de Porcos

Cientistas cultivam rins humanos dentro de porcos

Pela primeira vez, um órgão humano sólido humanizado foi cultivado a partir do zero em um animal – um primeiro passo em um processo que poderia potencialmente resolver a escassez de órgãos e salvar inúmeras vidas.

Pesquisadores chineses cultivaram rins parcialmente humanos em estágio inicial dentro de porcos embrionários, usando uma variedade de técnicas de engenharia genética, revela um novo relatório.

“Este estudo demonstra a prova de princípio da possibilidade de gerar um órgão humanizado em porcos, abrindo possibilidades emocionantes à nossa frente”, disse o pesquisador sênior Liangxue Lai. Ele é vice-diretor do Instituto de Biologia de Células-Tronco e Medicina Regenerativa do Sul da China, nos Institutos de Biomedicina e Saúde de Guangzhou.

Os pesquisadores geraram uma série de cinco rins humanoides em porcos que haviam alcançado o estágio mesonéfrico, o segundo estágio do desenvolvimento renal, após 25 a 28 dias de desenvolvimento.

Cerca de 50% a 70% das células nesses rins em estágio inicial eram humanas, disse Lai.

“Se o tempo de gestação fosse prolongado, é possível que a proporção de células humanas aumentasse, mas outras barreiras técnicas também podem existir”, disse Lai. “Estamos trabalhando nisso.”

Massimo Mangiola, diretor do Laboratório de Imunogenética do Instituto de Transplantes NYU Langone, na cidade de Nova York, referiu-se a eles como “órgãos primordiais”.

“Eles mostraram claramente que podem permitir que células humanas cresçam em órgãos primordiais”, disse Mangiola, que não participou da pesquisa. “Isso nunca foi feito antes. É um pouco cedo para dizer se isso vai se desenvolver em um rim humano completo, mas este foi o primeiro passo necessário para esse objetivo.”

Pesquisas anteriores utilizaram métodos semelhantes para gerar tecidos humanos, como sangue ou músculos, em porcos, mas esta é a primeira vez que um órgão humano parcialmente cresceu.

Os pesquisadores se concentraram nos rins porque eles são um dos primeiros órgãos a se desenvolverem e também são o órgão mais comumente transplantado em humanos, de acordo com notas de fundo.

Nesse esforço, os pesquisadores primeiro criaram embriões de porco geneticamente modificados, com falta de dois genes que são fundamentais para o desenvolvimento renal. Isso criou um espaço vazio – uma “niche” em forma de rim – dentro dos embriões onde as células-tronco humanas poderiam preencher com menos competição das células de porco.

Um dos desafios de integrar células-tronco humanas em embriões de porco tem sido que as células de porco superam as células humanas durante o desenvolvimento, observaram os autores do estudo.

Em seguida, os pesquisadores modificaram geneticamente as células-tronco humanas para torná-las mais propensas a se integrar aos embriões de porco e menos propensas a se autodestruir. Essas células foram então cultivadas em células “ingênuas” que se assemelham a células embrionárias humanas iniciais.

Os embriões de porco contendo células-tronco humanas foram então cultivados em laboratório, usando nutrientes e hormônios exclusivos para promover o crescimento de células humanas e de porco, antes que os pesquisadores implantassem os embriões em porcas substitutas.

Ao todo, os pesquisadores transferiram 1.820 embriões para 13 mães substitutas, disse o estudo.

Após 25 a 28 dias, os pesquisadores encerraram a gestação e extraíram os embriões para verificar se eles haviam produzido rins humanizados com sucesso.

Os pesquisadores coletaram cinco embriões de porco que tinham rins estruturalmente normais para o estágio de desenvolvimento.

Os pesquisadores descobriram que a engenharia genética havia conseguido localizar o desenvolvimento das células humanas principalmente nos rins, com o restante do embrião composto por células de porco.

Os resultados do estudo foram publicados em 7 de setembro na revista Cell Stem Cell.

“Descobrimos que, se você criar um nicho no embrião de porco, as células humanas naturalmente ocupam esses espaços”, disse o autor sênior Zhen Dai, dos Institutos de Biomedicina e Saúde de Guangzhou, em um comunicado de imprensa da revista. “Vimos apenas algumas células neurais humanas no cérebro e medula espinhal e nenhuma célula humana no cordão genital, indicando que as células-tronco pluripotentes humanas não se diferenciaram em células germinativas.”

Essa leve proliferação pode ser ainda mais evitada ao desativar mais genes nas células-tronco humanas em estudos futuros, disseram os pesquisadores.

O próximo passo é permitir que os rins se desenvolvam por mais tempo, para ver se as células humanas continuam a superar as células de porco durante o desenvolvimento. Os pesquisadores também estão trabalhando para gerar outros órgãos humanos em porcos, incluindo o coração e o pâncreas.

O objetivo a longo prazo é criar órgãos humanos cultivados em porcos prontos para transplante, mas os pesquisadores reconhecem que o trabalho será complexo e poderá levar muitos anos.

“Porque os órgãos não são compostos de apenas uma linhagem celular, para ter um órgão onde tudo vem do ser humano, provavelmente precisaríamos manipular os porcos de uma forma muito mais complexa e isso também traz alguns desafios adicionais”, disse o autor sênior Miguel Esteban, do Instituto de Biomedicina e Saúde de Guangzhou, em comunicado à imprensa.

Os cientistas precisarão descobrir uma maneira de eliminar completamente as células de porco concorrentes se quiserem cultivar um rim totalmente humano dentro de um porco, disse Mangiola.

“Eles precisam superar duas barreiras”, disse ele. “Uma é: você pode criar um órgão totalmente funcional? E a segunda barreira seria: você pode criar um órgão que seja inteiramente composto de células humanas?”

Qualquer célula de porco restante no rim aumenta a probabilidade de rejeição do órgão após o transplante, observou ele.

PERGUNTA

O objetivo final seria cultivar um rim personalizado composto pelas próprias células do paciente em um porco, disse Mangiola.

“Meu sistema imunológico o veria como parte do próprio corpo e não seria rejeitado”, explicou ele.

Mas há outra possível desvantagem – a possibilidade de vírus de porco crescerem nas células humanas, acrescentou Mangiola.

“Alguns desses vírus não causam muitos problemas no porco, mas, é claro, quando estão em nosso corpo, eles podem saltar para outras espécies e, de fato, criar uma nova pandemia, que é uma das preocupações da [Food and Drug Administration] dos Estados Unidos em relação à xenotransplantação”, disse ele.

Mais informações

A Mayo Clinic tem mais informações sobre transplante de rim.

FONTES: Liangxue Lai, PhD, vice-diretor, Instituto do Sul da China de Biologia de Células-Tronco e Medicina Regenerativa, Instituto de Biomedicina e Saúde de Guangzhou, Guangzhou, China; Massimo Mangiola, PhD, diretor, Laboratório de Imunogenética, Instituto de Transplantes da NYU Langone, cidade de Nova York; Cell Stem Cell, 7 de setembro de 2023