O papel da engenharia biomédica na reconstrução de partes do corpo humano

Os sucessos e fracassos das abordagens de engenharia de tecidos têm constituído oportunidades de aprendizagem para a investigação e desenvolvimento de futuros produtos.

O corpo humano é uma das mais extraordinárias obras de Engenharia, resultando de uma constante evolução ao longo de milhões de anos. Se olharmos para ele como uma “máquina”, verificamos que utiliza de forma eficiente componentes de origem natural e materiais inteligentes capazes de responderem e se adaptarem aos diferentes estímulos do meio ambiente. A nossa capacidade de “auto-reparação” é elevada na fase gestacional, mas vai diminuindo à medida que o corpo cresce, se desenvolve e envelhece. A substituição, reparação ou regeneração de um tecido ou órgão devido ao envelhecimento, a uma doença ou acidente, torna-se assim uma questão pertinente para a manutenção da qualidade de vida.

Recriar toda a complexidade de um tecido ou órgão do corpo humano implica um conhecimento integrado dos princípios clássicos da engenharia com as áreas das ciências biológicas e médicas, assim como da prática clínica. O papel da Engenharia Biomédica é fazer convergir estas áreas, numa abordagem única e multidisciplinar, designada por Engenharia de Tecidos, envolvendo a utilização de materiais naturais ou sintéticos, na presença ou ausência de células e fatores bioquímicos para restaurar, manter ou melhorar os tecidos biológicos.

A ideia da engenharia de tecidos surgiu há pouco mais de 25 anos, pela mão de Joseph Vacanti, cirurgião, e Robert Langer, professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Quando foi revelada a notícia de que estes cientistas teriam feito crescer uma orelha nas costas de um rato, a reação a nível mundial foi controversa: indignação pelos ativistas dos direitos dos animais, mas, para muitos, admiração e emoção. A questão seria: se podemos cultivar um ouvido humano, por que não um rim, um coração, um olho? O ratinho Vacanti é ainda hoje impressionante e representou um grande passo na ciência. Mas a verdade é que a orelha era apenas um pedaço de plástico biodegradável que foi moldado na forma desejada, semeado com células de cartilagem e posteriormente implantado. A premissa básica da engenharia de tecidos permanece ainda hoje a mesma.

Apesar dos 25 anos de investigação a nível mundial nesta área ainda estamos muito dependentes da doação de órgãos, em vez de cultivarmos rins e corações em laboratório. De facto, existem obstáculos que impedem a engenharia de tecidos de avançar a um ritmo mais acelerado. Um dos maiores desafios é a vascularização. No corpo humano os vasos sanguíneos são críticos para o aporte de oxigénio ou nutrientes e consequentemente para a sobrevivência celular. Muitos investigadores conseguiram já recriar em laboratório tecido funcional com redes vascularizadas. No entanto, quando implantadas, estas estruturas não conseguem ligar-se aos vasos sanguíneos do paciente com rapidez suficiente para sobreviver ao processo de implantação. Outras dificuldades prendem-se com a complexidade inerente a cultivar vários tipos de células e organizá-las em estruturas diferenciadas ou a necessidade de aumentar a extensão de tecido fabricado em laboratório. Desta forma, quais as aplicações reais resultantes da investigação nesta área?

Os sucessos e fracassos das abordagens de engenharia de tecidos têm constituído oportunidades de aprendizagem para a investigação e desenvolvimento de futuros produtos e têm sido feitos grandes progressos na descoberta de novos materiais, capazes de estimular os processos regenerativos. Existem já exemplos importantes de produtos para a regeneração de estruturas menos complexas, como por exemplo pele e cartilagem, que têm sido bem-sucedidos no tratamento de pacientes. Atualmente estão a ser feitos estudos clínicos de várias soluções acelulares e celulares de engenharia de tecidos como o cardíaco, nervoso ou vascular. Paralelamente, o conhecimento retido ao longo dos anos permitiu expandir o paradigma da engenharia de tecidos para novos campos da ciência, como por exemplo, o desenvolvimento de modelos de órgãos humanos à escala laboratorial que têm permitido a descoberta de novos fármacos e avanços no estudo de doenças como o cancro, permitindo minimizar a utilização de modelos animais. O potencial desta área biomédica para o desenvolvimento de novas terapias e para a regeneração de tecidos e órgãos é, sem dúvida, promissor.

No Centro de Biotecnologia e Química Fina da Escola Superior de Biotecnologia na Universidade Católica, no Porto, estão a desenvolver-se várias linhas de investigação na área biomédica, em particular na área da reparação e regeneração de pele. No recentemente criado Laboratório de Biomateriais e Tecnologia Biomédica está a trabalhar-se num portfólio de materiais de base natural com diversas estruturas (ex. hidrogéis, membranas, micro/nano-partículas) e funcionalidades (ex. propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias, antibacterianas ou regenerativas). Numa outra linha de investigação está também a estudar-se a ecologia da pele e das relações microbianas. A utilização de novas tecnologias para a esterilização e processamento de biomateriais e tecidos biológicos, preservando as suas características funcionais é uma estratégia com grande aplicabilidade, que está também a ser explorada em parceria com algumas empresas.

Este texto de opinião da Doutora Ana Oliveira, docente e investigadora da Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa, foi originalmente publicado a 10 de agosto de 2020 na plataforma online do jornal Público.
 

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