I.M. Sechenov da First Moscow State Medical University uniu-se a colegas irlandeses para desenvolver uma nova abordagem de imagem para a engenharia de tecidos. A equipe produziu materiais de estrutura de biossensores híbridos com base em matrizes de celulose marcadas com proteínas fluorescentes sensíveis ao pH e ao cálcio. Esses materiais permitem a visualização do metabolismo e outros biomarcadores importantes em tecidos artificiais projetados por microscopia. Os resultados do trabalho foram publicados no Acta Biomaterialia Diário.

O sucesso da engenharia de tecidos é baseado no uso de matrizes de andaimes - materiais que apoiam a viabilidade e direcionam o crescimento das células, tecidos, e organóides. Os andaimes são importantes para a pesquisa biomédica básica e aplicada, engenharia de tecidos e medicina regenerativa, e são promissores para o desenvolvimento de novas terapêuticas. Contudo, a capacidade de observar o que acontece dentro dos andaimes durante o crescimento do tecido representa um desafio significativo para a pesquisa.

"Desenvolvemos uma nova abordagem que permite a visualização de células e tecidos crescidos em andaimes usando a marcação com proteínas fluorescentes biossensoras. Devido à alta especificidade da marcação e o uso de microscopia de fluorescência FLIM, podemos quantificar as mudanças de pH e cálcio na vizinhança das células, "diz o Dr. Ruslan Dmitriev, Líder de grupo na University College Cork e no Institute for Regenerative Medicine (I.M. Sechenov First Moscow State Medical University).

Para alcançar a rotulagem específica de matrizes de celulose, os pesquisadores usaram proteínas de ligação à celulose bem conhecidas. O uso de biossensores extracelulares sensíveis ao pH e ao cálcio permite a análise do metabolismo celular. A acidificação extracelular está diretamente associada ao equilíbrio das vias de produção de energia celular e ao fluxo glicolítico (liberação de lactato). É também uma característica frequente do câncer e dos tipos de células transformadas. Por outro lado, o cálcio desempenha um papel fundamental na sinalização extra e intracelular, afetando o crescimento e a diferenciação celular.

A abordagem foi testada em diferentes tipos de matrizes de celulose (bacterianas e produzidas a partir de tecidos vegetais descelularizados) usando culturas 3-D de células de câncer de cólon humano e organóides do intestino delgado de camundongos derivados de células-tronco. Os scaffolds revelaram alterações na acidificação extracelular e foram utilizados com a análise da oxigenação em tempo real de organóides intestinais. Os dados resultantes podem ser apresentados na forma de mapas de cores, correspondendo às áreas de crescimento celular em diferentes microambientes.

"Nossos resultados abrem novas perspectivas na geração de imagens de construtos de engenharia de tecidos para medicina regenerativa. Eles permitem uma compreensão mais profunda do metabolismo do tecido em 3-D e também são altamente promissores para a comercialização, "conclui o Dr. Dmitriev.