Em apenas três anos, os pacientes que aguardam um transplante de fígado podem ser capazes de receber um pedaço de tecido hepático impresso em 3D, do tamanho de um dólar, que pode prolongar as suas vidas.
San Diego- empresa de bioimpressão Organovo já mostrou que as suas manchas de tecido hepático impressas em 3D continuaram a funcionar quando implantadas em ratos. Próximo passo: seres humanos.
A empresa de 10 anos de idade desenvolveu um processo de bioimpressão que pode ser adaptado para produzir tecido em vários formatos, incluindo tecido hepático humano em micro-escala e, mais recentemente, tecido renal.
Organovo’s 3D printed tissue has been used to accelerate the pre-clinical drug testing and discovery process. Os testes e desenvolvimento tradicionais utilizam células animais ou uma pequena amostra de células humanas colocadas numa placa de Petri, podem custar em média 1,2 mil milhões de dólares e demorar uma dúzia de anos. O custo é alto, em parte, porque 90% das drogas não passam nos ensaios clínicos em animais e humanos, por isso os pesquisadores devem voltar à proverbial tábua de desenho repetidamente até que tenham sucesso.
A tecnologia de bioimpressão, que teve seu primeiro uso comercial no final de 2014, cria o tecido com múltiplos tipos de células, a fim de imitar melhor os órgãos vivos.
“Quando você pega células hepáticas e as coloca em uma placa de Petri, estas nunca têm todos os aspectos da biologia hepática humana normal, porque são retiradas do seu contexto normal e colocadas naquela placa… e as células hepáticas são muito mais infelizes do que a maioria das células naquele ambiente”, disse o CEO da Organovo Keith Murphy.
O maior obstáculo na criação de tecidos continua a ser a fabricação do sistema vascular necessário para fornecer oxigênio e nutrientes que sustentam a vida. As células vivas podem literalmente morrer antes de o tecido sair da mesa de impressão.
O processo de bioimpressão do Organovo pode ser adaptado para produzir tecidos numa variedade de formatos, incluindo estes tecidos hepáticos humanos em micro-escala contidos em placas padrão de cultura de tecidos de poços múltiplos para testes de drogas.
Os tecidos humanos de fígado e rim ExVive 3D bioprinting do Organovo estão sendo tocados como um avanço para a segurança e desenvolvimento de medicamentos.
A tecnologia de bioimpressão cria o tecido e uma rede separada de células sanguíneas capilares que podem imitar o transporte do sangue que dá vida. Os vasos são compostos por três tipos diferentes de células empilhadas com cerca de 20 camadas de profundidade ou cerca de 500 microns de espessura. Primeiro vem uma camada de fibroblastos humanos, depois uma camada de 250 mícrons de células musculares lisas vasculares humanas e depois um fino revestimento de células endoteliais vasculares humanas.
Para alguma perspectiva de quão fina é a vasculatura impressa, considere que a folha de papel de impressão tem 100 mícrons de espessura. Assim, o tecido que o Organovo imprimiu é a espessura de cinco folhas de papel empilhadas umas sobre as outras.
O tecido impresso 3D do Organovo já está sendo usado por 11 das 25 maiores empresas farmacêuticas do mundo, como a Merck & Co.., Bristol-Myers Squibb Co. e Astellas Pharma Inc. com sede no Japão.
As Merck e Astellas divulgaram dados este mês na Conferência da Sociedade de Toxicologia mostrando que o tecido impresso em 3D é superior aos métodos tradicionais de teste de medicamentos.
A tecnologia da empresa está agora a ser utilizada por pequenas empresas farmacêuticas apoiadas por capital de risco, que normalmente trabalham em apenas um ou dois projectos de desenvolvimento de medicamentos de cada vez.
Mais recentemente, a tecnologia também mostrou o potencial para “imprimir” tecidos terapêuticos maiores usados na medicina de transplante.
“Estamos agora trabalhando para ensaios clínicos com adesivos hepáticos para transferência direta aos pacientes”, disse Murphy. “Ainda é cedo nesta frente; não é um órgão completo, que achamos que podemos chegar a longo prazo.
“O que nós dissemos é como podemos ajudar a maioria das pessoas no menor espaço de tempo. Como somos capazes de fazer este tecido hepático num prato, dissemos: “Vamos fazer algo usando a mesma tecnologia, mas fazendo-o o maior possível para colocar nos pacientes”.
O que a Organovo produziu é um “remendo” hepático do tamanho e espessura de uma nota de dólar que pode ser implantado em pacientes que aguardam um transplante hepático.
“O que ela pode fazer é essencialmente levar estes pacientes…e carregá-los por um ou dois anos para dar-lhes melhor função hepática e permitir-lhes uma ponte para um transplante”, disse Murphy. “Então os mantém fora do hospital enquanto esperam por um transplante.
“Temos testes ativos em animais em andamento e estamos visando tê-los em pacientes assim que o ano 2020”, acrescentou ele.
Em camundongos, as manchas de tecido hepático têm demonstrado que começam a circular sangue logo sete dias após o transplante e por pelo menos 28 dias após o implante.
Os transplantes de manchas hepáticas terapêuticas provavelmente serão usados primeiro em pacientes com insuficiência hepática aguda e crônica e pacientes pediátricos, onde a necessidade é mais crítica. A Organovo pretende submeter um pedido de “Investigational New Drug” ao U.S. Food and Drug Administration para seu tecido hepático terapêutico.
A oportunidade total de mercado para os transplantes hepáticos terapêuticos ultrapassa 3 bilhões de dólares nos EUA, segundo a Organovo.
Organovo não é o único centro de pesquisa que trabalha na impressão de tecido humano para implantes e testes de drogas.
No ano passado, a Universidade de San Diego publicou um relatório mostrando que tinha conseguido imprimir tanto tecido hepático como um sistema vascular.
O fígado desempenha um papel crítico na forma como o corpo metaboliza as drogas e produz proteínas chave — é por isso que os modelos hepáticos impressos estão a ser cada vez mais desenvolvidos no laboratório como plataformas para o rastreio de drogas.
MaRS Innovations colaborou com a Universidade de Toronto para criar a PrintAlive Bioprinter, que replica células da pele empurrando o tecido impresso através de vários canais para criar uma fina película de tecido.
Outras empresas conseguiram imprimir a pele usando as próprias células de um paciente para fins de enxertia. Por exemplo, a MaRS Innovations criou a PrintAlive Bioprinter em colaboração com o Escritório de Inovações e Parcerias (IPO) da Universidade de Toronto para criar uma máquina que imprime pele que rola de uma mini esteira transportadora.
E o Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering da Universidade de Harvard criou uma impressora 3D que pode imprimir quatro tipos diferentes de células ao mesmo tempo. O avanço nessa pesquisa tem sido a capacidade de criar vasos sanguíneos que podem alimentar tecidos vivos.