Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv reproduziram um tumor cerebral maligno (glioblastoma ativo e viável) usando uma impressora 3D. O tumor em bioimpressão 3D inclui um sistema complexo de tubos semelhantes a vasos sanguíneos através dos quais as células e os medicamentos podem fluir, simulando um tumor real.

Tumor cerebral impresso em 3D. Imagem: Veronica Hughes, PhD em visuais STEAM

Liderado pela professora Ronit Satchi-Fainaro, o estudo foi desenvolvido pela aluna de pós-doutorado Lena Neufeld junto a outros pesquisadores da equipe de Satchi-Fainaro, e publicado na revista científica Science Advances.

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Comportamento de tumor cerebral em plástico é diferente do que no corpo humano

Os modelos bioimpressos em 3D são baseados em amostras retiradas diretamente das salas de cirurgia do Centro Médico Sourasky de Tel Aviv. “O glioblastoma é o câncer mais letal do sistema nervoso central, responsável pela maioria das doenças malignas do cérebro”, diz Satchi-Fainaro. “Em um estudo anterior, identificamos uma proteína chamada P-Selectina, produzida quando as células cancerosas de glioblastoma encontram microglia – células do sistema imunológico do cérebro. Descobrimos que essa proteína é responsável por uma falha na microglia, fazendo com que elas apoiem ​​em vez de atacar as células cancerosas mortais, ajudando a propagação do câncer”. 

Satchi-Fainaro explica que, no entanto, a proteína foi identificada em tumores removidos durante a cirurgia, mas não em células de glioblastoma cultivadas em placas de plástico 2D no laboratório. “A razão é que o câncer, como todos os tecidos, se comporta de maneira muito diferente em uma superfície de plástico do que no corpo humano. Aproximadamente 90% de todas as drogas experimentais falham no estágio clínico porque o sucesso alcançado no laboratório não é reproduzido nos pacientes”.

Ronit Satchi-Fainaro, professora e líder da equipa que desenvolveu o modelo 3D de um glioblastoma. Imagem: Universidade de Tel Aviv

Tumor cerebral bioimpresso tem estrutura completa

Foi pensando em resolver esse problema que a equipe de pesquisa criou o primeiro modelo impresso em 3D de um tumor de glioblastoma, que inclui tecido canceroso rodeado por matriz extracelular, que se comunica com seu microambiente por meio de vasos sanguíneos funcionais.

“Não são apenas as células cancerosas”, explica Satchi-Fainaro. “São também as células do microambiente no cérebro; os astrócitos, microglia e vasos sanguíneos conectados a um sistema microfluídico – ou seja, um sistema que nos permite entregar substâncias como células sanguíneas e drogas para a réplica do tumor”.

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De acordo com o site Medical Xpress, a pesquisadora explicou que cada modelo é impresso em um biorreator projetado em laboratório, usando um hidrogel reproduzido da matriz extracelular retirada do paciente, simulando assim o próprio tecido. 

“As propriedades físicas e mecânicas do cérebro são diferentes das de outros órgãos, como pele, mama ou osso”, esclarece Satchi-Fainaro. “O tecido mamário consiste principalmente em gordura, o tecido ósseo é principalmente cálcio. Ou seja, cada tecido tem suas próprias características, que afetam o comportamento das células cancerosas e como elas respondem aos medicamentos. O cultivo de todos os tipos de câncer em superfícies de plástico idênticas não é uma simulação ideal do ambiente clínico”.

Tecnologia permite tratamento personalizado

Depois de imprimir com sucesso o tumor 3D, a professora e sua equipe demonstraram que, ao contrário das células cancerosas que crescem em placas de Petri, o modelo 3D bioimpresso tem o potencial de ser eficaz para uma previsão rápida, robusta e reprodutível do tratamento mais adequado para um paciente específico, de forma personalizada.

“Se pegarmos uma amostra do tecido de um paciente, junto com sua matriz extracelular, podemos bioimprimir em 3D 100 tumores minúsculos e testar muitos medicamentos diferentes em várias combinações para descobrir o tratamento ideal para esse tumor específico. Alternativamente, podemos testar vários compostos em um tumor impresso em 3D e decidir qual é o mais promissor para futuro desenvolvimento e investimento como uma droga em potencial. Mas, talvez, o aspecto mais interessante seja descobrir novas proteínas e genes alvo drogáveis ​​nas células cancerosas – uma tarefa muito difícil quando o tumor está dentro do cérebro de um paciente humano ou animal modelo”.

Satchi-Fainaro finaliza dizendo que a inovação de seu estudo dá acesso sem precedentes, sem limites de tempo, a tumores 3D que mimetizam melhor o cenário clínico, permitindo uma investigação ideal. 

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