Não há dúvida de que a ciência fez avanços incríveis nos últimos 100 anos. Isto é especialmente verdadeiro na medicina e na engenharia biológica. Desde vacinas que salvam vidas até cirurgias revolucionárias, a ciência melhorou enormemente a nossa qualidade de vida.
O progresso exige que os investigadores inovem novas soluções para problemas antigos. Por trás de cada descoberta médica, existe um laboratório cheio de ideias fascinantes. Às vezes, esses experimentos levantam questões éticas. Mas, principalmente, são abordagens interessantes para problemas incômodos.
E que solução é mais criativa do que cultivar algo do zero em um laboratório? Aqui estão 10 itens fascinantes cultivados em laboratório que talvez não esperávamos.
10 Ossos de porco
Em 2016, pesquisadores nos EUA implantaram com sucesso ossos projetados em laboratório em 14 miniporcos adultos de Yucatán . Nenhum dos porcos rejeitou os novos órgãos após a cirurgia. Muito pelo contrário. Os vasos sanguíneos dentro dos ossos cultivados em laboratório integraram-se perfeitamente aos sistemas circulatórios pré-existentes dos porcos.
Como tudo isso foi possível? [1]
Para iniciar o processo, os cientistas escanearam as mandíbulas dos porcos e mapearam suas estruturas. Eles então criaram andaimes correspondentes sem células a partir de ossos de vaca . Essas estruturas foram injetadas com células-tronco de porcos e embebidas em uma solução rica em nutrientes. O resultado foi um osso vivo e totalmente funcional.
9 Membro de Rato
Pesquisadores do Hospital Geral de Massachusetts foram notícia em 2015, quando desenvolveram um membro anterior inteiro de um rato em seu laboratório. Foi o primeiro projeto desse tipo de sucesso no mundo.
O esforço foi liderado pelo Dr. Harold Ott, que também dirige o Laboratório Ott de Engenharia e Regeneração de Órgãos. Seu experimento também resultou no trabalho do tecido muscular após apenas 16 dias.
Veja como eles fizeram isso: [2]
Ott e sua equipe pegaram um membro vivo de um rato e removeram todas as suas células. Este processo é chamado de descelularização. Depois que todas as células vivas foram removidas, os cientistas ficaram com uma estrutura proteica para o membro.
Eles então injetaram células vivas nessa estrutura que formaram tecido muscular e células sanguíneas em questão de semanas. Para testar a funcionalidade do membro desenvolvido em laboratório, a equipe aplicou pequenas cargas elétricas no tecido muscular.
O resultado? Os músculos do membro se contraíram exatamente como fariam os órgãos cultivados naturalmente.
8 Hambúrgueres
Apelidado de “schmeat”, o primeiro hambúrguer cultivado em laboratório do mundo estreou em Londres em 2013. Foi criado na Holanda pelo Dr. Mark Post, professor de fisiologia vascular. Seu objetivo era produzir carne que não causasse “ sofrimento indevido aos animais e danos ambientais”, como fazem as fontes tradicionais de carne. O projeto levou cinco anos e US$ 325 mil para ser concluído.
Após seu sucesso, Post fundou a Mosa Meats. Outras empresas também aproveitaram a oportunidade de produzir sua própria carne cultivada em laboratório. A Memphis Meats, uma start-up em São Francisco, criou almôndegas cultivadas em laboratório em 2016. Eles também cultivaram tiras de frango – uma inovação mundial.
No entanto, estima-se que não estarão disponíveis ao público até 2021. Outra empresa da Califórnia, Hampton Creek, revelou planos para colocar carne cultivada em laboratório nas prateleiras das lojas até 2018. [3]
7 Embrião Humano-Porco
Na Espanha e em La Jolla, Califórnia, um grupo de cientistas do Instituto Salk cultivou com sucesso células humanas dentro de um embrião de porco . O objetivo da pesquisa é eventualmente desenvolver órgãos humanos inteiros, que serão utilizados para transplantes, dentro de outros animais. Os cientistas da Salk já desenvolveram vários órgãos de ratos dentro de embriões de ratos. Mas esta pesquisa levantou algumas questões éticas.
Em 2015, os EUA deixaram de financiar a investigação de quimeras interespécies com o dinheiro dos contribuintes. Na genética, uma quimera é um fenômeno que ocorre naturalmente onde um único organismo possui dois ou mais conjuntos diferentes de DNA.
Mas uma quimera interespécies contém DNA de duas ou mais espécies. Isto levantou preocupações sobre se os porcos ou outros animais implantados com células humanas desenvolverão funções cerebrais humanas.
Juan Carlos Izpisua Belmonte e sua equipe afirmaram que pretendem “testar maneiras de concentrar as células humanas na produção de tecidos específicos, evitando qualquer contribuição para o cérebro, espermatozóides ou óvulos”. [4]
6 Esperma de rato
Em 2016, cientistas do Instituto de Zoologia da Academia Chinesa de Ciências produziram espermatozóides viáveis de camundongos a partir de células-tronco. Para fazer isso, eles extraíram células-tronco de camundongos e as introduziram em células testiculares de camundongos recém-nascidos.
Qi Zhou e Xiao-Yang Zhao, que lideraram o experimento, também expuseram as células-tronco a vários produtos químicos envolvidos no desenvolvimento do esperma. Isso inclui testosterona, um hormônio que induz o crescimento folicular e um hormônio indutor de crescimento da glândula pituitária.
Em cerca de duas semanas, os cientistas desenvolveram espermatozóides totalmente funcionais. Eles implantaram o esperma em óvulos viáveis e transferiram os zigotos para camundongos fêmeas.
Deste experimento nasceram nove filhotes de camundongos, alguns dos quais mais tarde se reproduziram por conta própria. [5] Embora ainda não seja tão eficiente quanto a inseminação artificial usando esperma natural (taxa de sucesso de 3% em comparação com 9%), esta pesquisa é promissora para futuros tratamentos de fertilidade.
5 Células-tronco sanguíneas
Duas equipes distintas de cientistas desenvolveram novas abordagens para a criação de células-tronco do sangue . Uma equipe, baseada no Hospital Infantil de Boston, foi liderada por George Daley. Este grupo começou com células da pele humana e as “reprogramou” para se tornarem células iPS (tronco pluripotentes induzidas). Uma célula iPS é uma célula-tronco universal produzida artificialmente.
A equipe de Daley então injetou nas células iPS fatores de transcrição, que são genes projetados para controlar outros genes. Posteriormente, as células iPS modificadas foram implantadas em camundongos para se desenvolverem. (Se você estiver acompanhando, isso torna esses ratos quimeras interespécies.)
Após 12 semanas, esses pesquisadores criaram algo que era apenas um precursor das células-tronco do sangue. Mas a segunda equipe se saiu ainda melhor.
No Weill Cornell Medical College, Shahin Rafii e sua equipe ignoraram a criação do iPS. Em vez disso, eles retiraram células de vasos sanguíneos de camundongos adultos e injetaram quatro fatores de transcrição. Em seguida, eles moveram as células para placas de Petri equipadas para recriar o ambiente dentro de um vaso sanguíneo humano. [6]
Essas células se transformaram em células-tronco do sangue. As células-tronco deste experimento foram tão poderosas que curaram completamente um grupo de ratos que sofria de baixa contagem de células sanguíneas devido a tratamentos de radiação .
4 Orelhas de maçã
Em 2016, o biofísico canadense Andrew Pelling e sua equipe da Universidade de Ottawa cultivaram com sucesso tecido humano usando maçãs. Usando uma técnica de descelularização para remover as células existentes da maçã , eles ficaram com a “estrutura” de celulose da maçã. A propósito, é essa celulose que dá às maçãs uma crocância satisfatória. [7]
Pelling e sua equipe cortaram um pedaço de maçã sem células em forma de orelha e injetaram células humanas nele. As células povoaram a estrutura e criaram uma aurícula (a parte externa da orelha ).
A motivação para o experimento foi criar implantes mais baratos. De acordo com Pelling, o seu material cultivado em laboratório também é menos problemático do que os materiais biológicos convencionais utilizados para implantes, que muitas vezes provêm de animais ou cadáveres.
Esta técnica não se limita às maçãs. Ele também procurou replicar suas descobertas em pétalas de flores, aspargos e outros vegetais.
3 Pênis de coelho
Em 2008, o Dr. Anthony Atala, do Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa, acompanhou um grupo de coelhos em acasalamento . Mas este não era um grupo de coelhos. Todos os machos receberam pênis cultivados em laboratório, uma ideia na qual ele vinha trabalhando desde 1992.
Dos 12 coelhos que receberam pênis modificados pela bioengenharia, todos tentaram acasalar. Oito dos coelhos ejacularam com sucesso e quatro coelhos tiveram descendentes.
Em 2014, Atala e sua equipe criaram seis pênis humanos na esperança de obter a aprovação da FDA para transplante humano. Os cientistas submeteram os órgãos cultivados em laboratório a testes rigorosos, usando uma máquina para puxá-los e comprimi-los para garantir que resistissem ao desgaste diário. [8]
A equipe também montou máquinas para bombear fluido através dos órgãos para garantir que eles consigam lidar com as ereções. Em 2017, a Food and Drug Administration dos EUA não tinha aprovado os órgãos cultivados em laboratório para transplante humano na população em geral.
2 Vaginas
Dr. Anthony Atala e sua equipe também cultivaram vaginas humanas em seu laboratório. Esses órgãos foram então implantados em quatro adolescentes no México que sofriam de um distúrbio que as fez nascer sem vaginas.
Para construir os órgãos, a equipe de Atala retirou uma pequena amostra de tecido de cada menina. Em seguida, eles criaram uma estrutura biodegradável personalizada e injetaram células cultivadas a partir de amostras de tecido originais. [9]
A primeira destas cirurgias foi concluída em 2005. O acompanhamento das mulheres não revelou complicações a longo prazo decorrentes das operações. Todas as quatro mulheres relataram funcionamento sexual normal. No entanto, apenas duas das mulheres têm útero. Não está claro se os dois restantes serão capazes de ter filhos .
1 Bolas cerebrais
Sergiu Pasca, da Universidade de Stanford, manteve vivo um minicérebro durante dois anos inteiros. Os cientistas referem-se a ele como um organoide cerebral. Com apenas cerca de 4 milímetros (0,16 pol.) De diâmetro, este pequeno aglomerado de tecido cerebral humano foi cultivado em laboratório a partir de células-tronco. Com os hormônios certos, os pesquisadores podem induzir o tecido a crescer em estruturas que quase imitam partes do cérebro.
A maior diferença entre o negócio real e essas mini contrapartes?
Os cérebros desenvolvidos em laboratório não possuem vasos sanguíneos ou glóbulos brancos e não seguem padrões típicos de neurodesenvolvimento. Em vez disso, param de amadurecer no equivalente ao primeiro trimestre do desenvolvimento humano. Pelo menos esse é o caso dos neurônios organoides cerebrais.
Existem células não neurais no cérebro chamadas astrócitos que conseguem atingir a maturidade total nos organoides cultivados em laboratório. Os astrócitos são células auxiliares que criam e reduzem conexões entre os neurônios conforme necessário. Eles também fazem conexões com os vasos sanguíneos que entram e saem do cérebro e desempenham um papel crítico na detecção de lesões.
Estudos mais aprofundados sobre essas bolas cerebrais poderiam ajudar a desvendar os mecanismos por trás da doença de Lou Gehrig e de vários distúrbios do desenvolvimento neurológico. [10]
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