p De muitas maneiras, as células-tronco são as divas do mundo biológico. Por um lado, esses metamorfos naturais podem se transformar em praticamente qualquer tipo de célula do corpo. A esse respeito, eles têm a promessa de serem capazes de curar doenças que vão desde lesões na medula espinhal até cânceres. p Por outro lado, disse a professora associada de ciência dos materiais e engenharia Sarah Heilshorn, células-tronco, como divas, também são inconstantes e difíceis de trabalhar.

p "Simplesmente não sabemos como fazer crescer de forma eficiente e eficaz um grande número de células-tronco e mantê-las em seu estado regenerativo, "Heilshorn disse." Isso nos impediu de fazer mais progressos na criação de terapias. "

p Até agora, isso é. Em um artigo recente em Materiais da Natureza , Heilshorn descreveu uma solução para os desafios duplos de crescimento e preservação de células-tronco neurais em um estado onde elas ainda são capazes de amadurecer em muitos tipos de células diferentes. O primeiro desafio é que o cultivo de células-tronco em quantidade requer espaço. Como a agricultura tradicional, é uma questão bidimensional. Se você quiser mais trigo, milho ou células-tronco, você precisa de mais área de superfície. Cultivo de células-tronco, Portanto, requer muito espaço de laboratório relativamente caro, sem mencionar a energia e os nutrientes necessários para extrair tudo isso.

p O segundo desafio é que, depois de dividir muitas vezes em uma placa de laboratório, as células-tronco não permanecem facilmente no estado ideal de prontidão para se tornarem outros tipos de células. Os pesquisadores se referem a essa qualidade como "tronco". Heilshorn descobriu que para as células-tronco neurais com as quais ela estava trabalhando, manter a haste das células requer que elas se toquem.

p A equipe de Heilshorn estava trabalhando com um tipo específico de célula-tronco que amadurece em neurônios e outras células do sistema nervoso. Esses tipos de células, se produzido em quantidades suficientes, poderia gerar terapias para reparar lesões da medula espinhal, neutralizar lesão cerebral traumática ou curar alguns dos distúrbios degenerativos mais graves do sistema nervoso, como as doenças de Parkinson e Huntington.

p Buscando radicalidade

p A solução de Heilshorn envolve o uso de materiais melhores para o cultivo de células-tronco. Seu laboratório desenvolveu novos géis à base de polímero que permitem que as células cresçam em três dimensões em vez de duas. Este novo processo 3-D ocupa menos de 1 por cento do espaço do laboratório exigido pelas técnicas atuais de cultivo de células-tronco. E porque as células são tão pequenas, a pilha de gel 3-D tem apenas um único milímetro de altura, aproximadamente a espessura de uma moeda.

p "Para uma cultura 3-D, precisamos apenas de um gráfico de 4 por 4 polegadas de espaço de laboratório, ou cerca de 16 polegadas quadradas. Uma cultura 2-D requer um enredo de 1,20 x 1,20 m, ou cerca de 16 pés quadrados, "mais de 100 vezes o espaço, de acordo com o primeiro autor Chris Madl, um recente doutorado em bioengenharia do laboratório de Heilshorn

p Além da economia dramática de espaço de laboratório, o novo processo exige menos nutrientes e menos energia, também.

p Os géis que a equipe desenvolveu permitem que as células-tronco remodelem as moléculas longas e mantenham contato físico umas com as outras para preservar os canais de comunicação críticos entre as células.

p "O simples ato de tocar é a chave para a comunicação entre as células-tronco e para manter a estaminalidade. Se as células-tronco não conseguem remodelar os géis, eles não podem se tocar, "Madl explicou.

p "As células-tronco não morrem exatamente se não puderem se tocar, mas eles perdem a capacidade de regenerar que realmente precisamos para o sucesso terapêutico, "Heilshorn acrescentou.

p Resultados impressionantes

p Essa necessidade das células-tronco neurais remodelarem seu ambiente difere do que Heilshorn descobriu ao trabalhar com outros tipos de células-tronco. Para essas células, é a rigidez dos géis - não a capacidade de remodelar - que é o fator chave para manter a elasticidade. É como se para esses outros tipos de células-tronco, os géis devem imitar a rigidez do tecido no qual as células serão finalmente transplantadas. Não é assim com os progenitores neurais, disse Heilshorn.

p "A tronco das células neurais não é sensível à rigidez e isso foi uma grande surpresa para nós, " ela disse.

p O resultado foi tão surpreendente e inesperado que Heilshorn, inicialmente, não acreditou em seus próprios resultados. O laboratório acabou testando três géis totalmente diferentes para ver se sua conclusão se mantinha, uma etapa suplementar incomum neste tipo de pesquisa. A cada novo material, eles viram que aqueles que podiam ser remodelados produziam células-tronco de qualidade; aqueles que não puderam ser remodelados tiveram um efeito negativo na haste.

p O próximo item da agenda de pesquisa de Heilshorn é criar géis que podem ser injetados diretamente do laboratório para o corpo. As possibilidades a fizeram se sentir otimista em relação às terapias com células-tronco novamente. Por um tempo, ela disse, parecia que o campo havia atingido uma parede, quando o entusiasmo inicial pela regeneração deu lugar a resultados nada inspiradores na clínica. Com sua nova descoberta, ela disse, parece que coisas novas podem estar ao virar da esquina.

p "Há essa convergência de conhecimento biológico e princípios de engenharia na pesquisa com células-tronco que me deixa esperançoso de que possamos finalmente resolver alguns grandes problemas, " ela disse.