Pesquisadores da Mayo Clinic identificam um novo enxerto de células-tronco para regenerar suavemente corações danificados

PHOENIX — Pesquisadores da Mayo Clinic desenvolveram um método inovador para reparar corações danificados sem a necessidade de uma cirurgia de coração aberto, um avanço que pode, um dia, transformar o tratamento da insuficiência cardíaca. 

A nova abordagem utiliza tecido cardíaco cultivado em laboratório feito a partir de células-tronco adultas reprogramadas, aplicado através de uma pequena incisão, o que dispensa a abertura cirúrgica da cavidade torácica. Em testes pré-clínicos, o enxerto de células-tronco restaurou a função cardíaca e melhorou a cicatrização.

"Para pacientes com insuficiência cardíaca grave, há muito poucas opções além de bombas mecânicas ou transplantes. Esperamos que essa abordagem possa oferecer uma nova maneira de reparar o próprio coração do paciente," afirma Wuqiang Zhu, Ph.D., autor sênior do estudo publicado na Acta Biomaterialia e pesquisador cardiovascular na Mayo Clinic no Arizona.

Revertendo o irreversível

Ataques cardíacos continuam sendo uma das principais causas de morte no mundo. Quando o fluxo de sangue para o coração é interrompido, as células famintas por oxigênio morrem e são substituídas por tecido cicatricial que não consegue se contrair e conduzir sinais elétricos — o que enfraquece a capacidade do coração de bombear sangue.

"O coração humano adulto não se regenera depois que essas células são perdidas," explica o Dr. Zhu. "É por isso que a insuficiência cardíaca, especialmente a insuficiência cardíaca crônica causada pela perda de músculo cardíaco funcional, costuma ser difícil de tratar; o músculo simplesmente não consegue se reparar."

Há anos, os cientistas vêm buscando maneiras de substituir o tecido danificado por células cardíacas saudáveis derivadas de células-tronco. Os primeiros esforços se mostraram promissores, mas a maioria exigia a realização de uma cirurgia de coração aberto — um procedimento muito arriscado para muitos pacientes que já sofrem de insuficiência cardíaca grave.

Os cientistas há muito esperam que as células-tronco possam oferecer uma forma de reconstruir aquilo que o corpo não consegue regenerar. Ao reprogramar células adultas comuns, como células da pele ou do sangue, em células-tronco de pluripotência induzida (CTPI), os pesquisadores podem persuadi-las a se transformarem em células cardíacas de reposição.

No entanto, administrar de forma segura e eficaz os tecidos cardíacos projetados a partir dessas células tem sido um grande desafio.

Inovação no coração

Em colaboração com engenheiros do Centro Médico da Universidade de Nebraska, os pesquisadores da Mayo desenvolveram um enxerto flexível e ultrafino, feito de nanofibras e microfibras revestidas com gelatina. Esse andaime híbrido serve de suporte para uma combinação de células musculares cardíacas humanas, células dos vasos sanguíneos e fibroblastos — células que formam a estrutura do tecido —, criando um pedaço vivo e pulsante de tecido cardíaco. Antes do transplante, o tecido é enriquecido com fatores bioativos, como o fator de crescimento de fibroblastos 1 e o composto CHIR99021, que estimulam o crescimento de novos vasos sanguíneos e ajudam as células a sobreviverem após o implante.

"A beleza desse design," diz o Dr. Zhu, "é que ele pode ser dobrado como uma folha de papel, inserido em um tubo fino e aplicado exatamente onde é necessário por meio de uma pequena incisão no tórax. Uma vez no local, ele se desdobra e adere naturalmente à superfície do coração."

Em vez de utilizar pontos cirúrgicos, a equipe aplicou um adesivo cirúrgico biocompatível que mantém o enxerto no lugar, enquanto miniminiza o trauma adicional ao tecido ao redor.

Os testes em modelos pré-clínicos mostraram que o método minimamente invasivo melhorou a função cardíaca, reduziu a formação de cicatrizes, estimulou o crescimento vascular e diminuiu a inflamação, quando comparado a abordagens convencionais.

"Nossos resultados mostram que esses tecidos projetados não apenas sobrevivem, mas ajudam, de fato, o coração a se regenerar," diz o Dr. Zhu. "Esse é o objetivo final: substituir o que foi perdido e restaurar a função."

Um passo em direção à regeneração

A pesquisa está estreitamente alinhada à Genesis Initiative da Mayo Clinic, que tem como objetivo acelerar descobertas voltadas à restauração ou regeneração de órgãos e tecidos humanos.

"A Genesis consiste em liderar as novas maneiras de reparar e reconstruir o corpo humano," diz o Dr. Zhu. "É exatamente isso que estamos fazendo aqui — usando ciência regenerativa e um método de aplicação minimamente invasivo para dar ao coração uma chance de se recuperar."

Atualmente, mais de 4 mil transplantes de coração são realizados nos Estados Unidos a cada ano, enquanto outros milhares de pacientes morrem à espera de um órgão doador. O Dr. Zhu espera que essa tecnologia possa, eventualmente, oferecer outra opção.

"Nossa visão," diz ele, "é que um dia os pacientes possam receber tecido cardíaco projetado a partir de suas próprias células reprogramadas, aplicado por meio de um procedimento minimamente invasivo — sem a necessidade de um doador, sem uma longa recuperação, apenas um coração reparado."

Próximos passos

A equipe da Mayo Clinic planeja avançar esse trabalho por meio de testes pré-clínicos em maior escala, a fim de garantir a segurança e a eficácia da terapia antes de avançar para os ensaios clínicos em humanos, um processo que o Dr. Zhu estima poder levar cinco anos, ou mais.

A insuficiência cardíaca continua a ser uma condição devastadora", diz ele. "Se conseguirmos tornar o tratamento com células-tronco acessível a mais pacientes, especialmente àqueles mais frágeis para uma cirurgia de coração aberto, poderemos salvar vidas."

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