Investigadores do Francis Crick Institute em Londres, em colaboração com a empresa suíça AlveoliX, anunciaram o desenvolvimento do primeiro modelo de pulmão em microchip que “respira” usando apenas células geneticamente idênticas de um único indivíduo, um avanço que pode transformar a investigação de doenças respiratórias e acelerar a medicina personalizada. medicalxpress.com
O que é o lung-on-chip e como funciona
O dispositivo, conhecido como lung-on-chip, é uma estrutura microfluídica que replica o funcionamento dos alvéolos pulmonares e os movimentos de inspiração e expiração num ambiente de laboratório. Os chips são pequenos módulos de plástico com canais microscópicos revestidos por células humanas que simulam o intercâmbio de gases e a barreira alveolar, permitindo estudar a resposta do tecido pulmonar a agentes externos – tudo em condições controladas. Wikipedia
Até agora, muitos modelos deste tipo combinavam células de diferentes fontes, o que limitava a capacidade de reproduzir com fidelidade a biologia de um indivíduo. O novo lung-on-chip usa apenas células derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) de um único doador, garantindo que todas as células no chip são geneticamente idênticas. medicalxpress.com
Metodologia da investigação
A equipa de investigação produziu:
- Células epiteliais alveolares tipo I e II e
- Células endoteliais vasculares
a partir de iPSCs humanas, que podem diferenciar-se em qualquer tipo celular. Estas células foram cultivadas em ambos os lados de uma membrana extremamente fina dentro do chip, recriando a interface entre ar e sangue semelhante aos alvéolos humanos. medicalxpress.com
O chip simula movimentos respiratórios tridimensionais, imitando a expansão e contração dos pulmões durante a respiração, o que permite estudar com precisão como os tecidos respondem a infeções e terapias. Interesting Engineering
Aplicações e impacto clínico
O novo modelo permitirá aos cientistas:
- Observar a progressão inicial de infeções respiratórias, como a tuberculose; medicalxpress.com
- Testar medicamentos e terapias personalizadas, minimizando a dependência de modelos animais; Wikipedia
- Estudar a resposta de células pulmonares a vírus, bactérias e toxinas com maior fidelidade às condições humanas; Wikipedia
Segundo os investigadores, esta tecnologia poderá também ser adaptada para investigar outras doenças respiratórias, incluindo pneumonia, cancro do pulmão e fibrose pulmonar, e poderá representar um passo significativo em direção à medicina personalizada baseada em modelos individuais de doença. Interesting Engineering
Limitações e próximas etapas
Embora o avanço represente um marco na modelagem de tecidos humanos em laboratório, os responsáveis pelo estudo salientam que a validação clínica e regulamentar é um próximo passo crucial antes que os dispositivos possam ser utilizados em contexto terapêutico real. medicalxpress.com
Além disso, replicar todos os tipos celulares presentes nos pulmões humanos continua a ser um desafio para modelos artificiais de microambiente. Wikipedia
Importância para a ciência e a saúde pública
Os organs-on-chips estão no centro de uma nova era de modelagem biológica in vitro, oferecendo alternativas mais precisas e éticas aos modelos animais e abrindo portas para compreender melhor os mecanismos de doenças complexas, especialmente as respiratórias. Wikipedia
Especialistas consideram que este tipo de plataforma poderá acelerar o desenvolvimento de terapias mais eficazes e reduzir o tempo necessário para levar novos tratamentos ao mercado.
