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A fábrica de órgãos humanos

Uma parceria entre a Organovo, empresa que produz bioimpressoras, e a Autodesk, que desenvolve softwares de design, pode levar a impressão de órgãos ao seu próximo estágio

É apenas questão de tempo para que a humanidade comece a fabricar os primeiros rins, fígados e pâncreas artificiais. Segundo os especialistas, em duas décadas as bioimpressoras serão capazes de produzir esses órgãos a partir das células-tronco de um paciente. Para isso, os cientistas precisarão transformar as células-tronco em, por exemplo, células do rim e imprimir o tecido camada por camada, usando uma máquina similar às impressoras 3D que existem no mercado. Um paciente com problemas em algum órgão não dependeria mais de doações, acabando com as longas filas de espera por transplante. Hoje, as primeiras bioimpressoras já estão em pleno funcionamento, mas os cientistas ainda precisam dominar alguns detalhes técnicos para que órgãos completos comecem a sair desses equipamentos. No final do ano passado, eles deram um importante passo para fazer a tecnologia atingir seu potencial.

Em dezembro, foi anunciada uma parceria entre a Organovo, a primeira – e até agora única – empresa a produzir bioimpressoras, com a Autodesk, responsável por softwares de design em 3D usados na arquitetura, engenharia e construção. As companhias pretendem que a parceria ajude a desenvolver softwares capazes de projetar os tecidos mais complexos e levar as impressoras a produzir órgãos cada vez maiores. “A Autodesk vai nos trazer a habilidade de controlar os movimentos de nossa bioimpressora de modo mais sofisticado, aumentando a variedade de formas e elementos de arquitetura que podemos construir”, diz Mike Renard, vice-presidente executivo de operações comerciais da Organovo.

A tecnologia de impressão de órgãos ainda está em seus primeiros estágios de desenvolvimento. Além da Organovo, fundada em 2009, apenas algumas universidades investem nesse tipo de estudo, como a Universidade Cornell, a Wake Forest e a de Columbia, todas nos Estados Unidos.

As pesquisas começam com a coleta de células humanas e seu cultivo em laboratório, até que se tenha um número suficientemente grande para produzir o tecido desejado. “Por meio desse processo, produzimos o que chamamos de biotinta – uma tinta de feita de células humanas”, diz Renard. Essa biotinta é colocada nos cartuchos de uma impressora 3D, que deve ser programada, usando o software disponível, para produzir o tipo certo de tecido.

A máquina usa as “gotas” da biotinta como pequenos blocos de construção, depositando uma a uma, até formar a estrutura desejada. Ao lado das células, o dispositivo imprime uma espécie de gel solúvel, que vai funcionar como um molde e segurar a biotinta em seu lugar. Depois de um tempo, as células aderem umas às outras e o gel pode ser retirado sem ameaçar desmanchar o tecido. A partir daí, o próprio código genético das células faz com que elas assumam suas funções naturais.

Limites da tecnologia – Por enquanto, a bioimpressão só é capaz de produzir pequenos pedaços de tecido, que chegam a apenas 500 micrometros de comprimento, pouco maior que o diâmetro de um fio de cabelo. “Mesmo assim, estamos imprimindo células de uma grande variedade de tipos. Já produzimos o tecido de vasos sanguíneos, nervos, músculos cardíacos, fígados e rins”, afirma o vice-presidente da Organovo.

O tamanho de um órgão que uma bioimpressora é capaz de produzir é limitado por dois fatores: as dificuldades de design e a falta de um sistema vascular no tecido. Todo o corpo humano é irrigado por vasos sanguíneos capilares, que são muito pequenos e conseguem atingir todas as células, fornecendo as substâncias que elas precisam para viver. As bioimpressoras ainda são incapazes de construir esses vasos capilares, fazendo com que as células no interior de órgãos maiores sejam incapazes de sobreviver.

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No entanto, mesmo os pequenos tecidos produzidos hoje em dia estão mudando o modo como algumas pesquisas biomédicas são realizadas. Até agora, pesquisadores que queriam desenvolver novas drogas precisavam testá-las em animais ou em pequenas culturas de células – nenhum dos dois refletindo de modo preciso a biologia humana. A Organovo tem parcerias com inúmeras empresas farmacêuticas para fornecer os seus tecidos tridimensionais, muito mais fiéis, para esse tipo de teste. “Fornecemos dois tipos diferentes de tecidos para a Pfizer e estamos trabalhando em um tecido do pulmão para a United Therapeutics”, afirma Renard. Com um hardware poderoso, a empresa já é capaz de ajudar no desenvolvimento de novos remédios e tratamentos. Com um software à altura, a fábrica vai estar completa, e a produção de verdade poderá ter início.

Em entrevista ao site de VEJA, Mike Renard explica como a parceria vai funcionar e diz que espera ver a tecnologia em funcionamento nos próximos 20 anos.

Mike Renard

Mike Renard (/)

Quais são as vantagens de uma parceria com a Autodesk? Podemos imprimir uma grande variedade de tecidos com a nossa tecnologia atual, mas o processo pode ser melhorado ao fazer uma parceria com a Autodesk. A impressora é um instrumento de precisão, seus movimentos são guiados por softwares. A Autodesk vai nos trazer a habilidade de controlar os movimentos da bioimpressora de modo mais sofisticado, aumentando a variedade de formas e elementos de arquitetura que podemos construir. Penso que a parceria vai nos ajudar a aumentar a capacidade e a usabilidade de nossa tecnologia. Até hoje, as impressoras têm de ser operadas por um engenheiro de tecido treinado especialmente para isso. Trabalhar com a Autodesk, que faz softwares mais intuitivos, aumenta a variedade de potenciais usos do instrumento.

Qual o estágio atual da tecnologia de bioimpressão? Ainda estamos imprimindo os tecidos em pequena escala. A razão disso é que ainda estamos trabalhando em um maneira de desenvolver uma rede vascular que nos permita alimentar tecidos maiores. Em nossas pesquisas, já descobrimos a habilidade de produzir o tipo de célula que será programada para desenvolver os vasos capilares. Por isso, acreditamos que seremos capazes de construir tecidos maiores com o passar do tempo. Mesmo assim, os tecidos que produzimos hoje já são muito valiosos. Existe um mercado que deseja usá-lo em pesquisas médicas e para a descoberta de drogas.

Existe alguma estimativa de em quanto tempo vocês serão capazes de imprimir um órgão completo? Nossa resposta é cautelosa, pois ainda há muito a ser feito, tanto na área da ciência quanto na obtenção de aprovações regulatórias para produzir esses órgãos maiores e utilizá-los em pacientes. No início, devemos desenvolver nossos tecidos de pequena escala e usá-los em terapias suplementares, como segmentos de vasos sanguíneos e nervos. São pedaços de tecidos que poderão funcionar sem essa rede vascular sofisticada, que mesmo assim poderão ajudar os pacientes. Com o tempo, seremos capazes de construir tecidos maiores, para serem usados de modo substitutivo, como em um transplante. Levando em conta o nível de tecnologia atual, acredito que a terapia suplementar estará disponível nas clínicas dentro de dez anos, e que as terapias de substituição estarão disponíveis nos dez anos seguintes. Esperamos ver a aplicação médica de nossa tecnologia em 20 anos

Quanto custará um órgão impresso? Hoje não temos nenhuma ideia do preço. Estamos muito longe de tornar a tecnologia uma prática de rotina. Mas eu diria que a economia de algumas das coisas que seremos capazes de realizar parece ser muito favorável. Imagine se, por exemplo, formos capazes de produzir uma terapia capaz de substituir a função renal em pacientes que estariam relegados a uma vida inteira de diálise. Esse tipo de terapia, que pode durar 20, 30 anos, custa ao sistema de saúde muitos milhares de dólares. Se fornecermos uma cura para isso, as consequências econômicas serão significativas. Não quero deixar de mencionar também o quanto esse tratamento seria favorável ao paciente e a sua qualidade de vida.

Quais órgãos seriam mais fáceis e mais difíceis de imprimir? Cada tecido tem um sistema biológico próprio, com uma combinação de diferentes tipos de células. Hoje, já podemos ver a possibilidade de construir tubos, como vasos sanguíneos e enxertos de nervos. Também podemos enxergar a habilidade de construir ossos e cartilagem, que têm design mais direto e simples. Já os tecidos moles de órgãos internos, como fígado, rins e pâncreas são mais difíceis. Existem diversas terapias sendo desenvolvidas para imprimir pele e usar para tratar ferimentos. A pele pode parecer simples, mas é muito sofisticada. Pesquisadores têm conseguido construir modelos simples, sem todos os tipos de célula, camadas ou folículos pilosos. Esse modelo mais simples consegue cobrir e fechar ferimentos, mas a estética disso ainda não é de qualidade. Os ferimentos ficam com muitas cicatrizes. Nós achamos que podemos construir uma pele mais natural e elegante, que possa ser usada em aplicações onde as cicatrizes são indesejáveis, como terapias na face ou cirurgias plásticas.