Os pesquisadores da ETH combinaram células embrionárias e células hepáticas em um novo teste de cultura de células. Essa combinação permite que eles detectem os efeitos adversos que novos medicamentos podem ter sobre os embriões no início do processo de desenvolvimento do medicamento.

Os medicamentos têm de ser seguros para as futuras mães e para os seus filhos por nascer. Antes que as autoridades aprovem um novo medicamento, deve ser testado em testes com animais em roedores grávidas e, como uma regra, coelhas grávidas. Cientistas do Departamento de Ciência e Engenharia de Biossistemas da ETH Zurich em Basel desenvolveram agora um teste que permite examinar a embriotoxicidade de uma droga em culturas de células em vez de em animais.

O novo teste ainda não substitui os testes em animais que são legalmente exigidos como parte do processo de aprovação do medicamento. Contudo, como o novo procedimento é simples, velozes, e barato, os pesquisadores poderão usá-lo no futuro para testar um grande número de candidatos a drogas em um estágio inicial do processo de desenvolvimento. Substâncias que são prejudiciais aos embriões serão, portanto, detectadas no início do processo de desenvolvimento do medicamento e não apenas em estudos de embriotoxicidade em testes com animais. Porque eles são tão caros, os testes em animais não são conduzidos até muito mais tarde no processo de desenvolvimento do medicamento, apenas com candidatos a medicamentos em potencial cuidadosamente pré-selecionados. À medida que o novo teste elimina candidatos a drogas sem sucesso anteriormente, pode ajudar a cortar custos e reduzir o número de experimentos com animais.

Teste de cultura celular com células-tronco

O novo procedimento é uma forma avançada de teste de células-tronco embrionárias, em que as substâncias são testadas in vitro nos chamados corpos embrióides. Esses aglomerados tridimensionais de células são formados a partir de células-tronco embrionárias - neste caso, de um rato - e passam pelos primeiros estágios de desenvolvimento embrionário ao longo de um período de dez dias. Nenhum embrião viável pode ser produzido a partir dessas células.

Liderado pelo professor da ETH Andreas Hierlemann, o grupo de pesquisa agora expandiu este teste de células-tronco embrionárias para incluir tecido hepático humano. "Há uma grande quantidade de substâncias que não são tóxicas em sua forma original, mas pode ser transformado em substâncias adversas pelo metabolismo humano - especialmente pelo fígado, "explica Julia Boos, estudante de doutorado no grupo de Hierlemann e principal autor do estudo, que foi publicado no jornal Ciência Avançada . Em contraste com o teste convencional de células-tronco embrionárias, o teste recém-desenvolvido pode detectar substâncias dessa natureza.

Corpo em um chip

Do começo ao fim, o novo teste ocorre em sua totalidade em um único chip de cultura de células, que está equipado com vários compartimentos. Os compartimentos contêm esferas de microtissue, formado a partir de células hepáticas humanas pelo spin-off de ETH InSphero, e corpos embrióides, cultivado a partir de células-tronco de camundongo. Os microtisos do fígado e os corpos embrióides têm um diâmetro de cerca de meio milímetro e são colocados em diferentes compartimentos, que são conectados através de microcanais para garantir uma troca constante de líquidos entre os diferentes grupos de células.

"Somos os primeiros a combinar diretamente células hepáticas e embrionárias em uma abordagem de corpo em um chip, "Diz Boos. Assim como o sistema circulatório de uma mulher grávida liga os processos metabólicos em seu fígado aos do embrião em desenvolvimento, este sistema conectado garante interação constante entre as células do fígado e as células embrionárias. "Os metabólitos criados pelas células do fígado - incluindo metabólitos que são estáveis ​​por apenas alguns minutos - podem, portanto, agir diretamente nas células embrionárias, "Diz Boos. Ela explica que combinar os dois em um único chip apresenta uma melhoria em relação a outros testes in vitro existentes, que investigam a metabolização de substâncias no fígado separadamente dos efeitos que esses metabólitos têm nas células embrionárias.

Boos continua descrevendo outra vantagem do novo teste:"Em contraste com os testes em camundongos prenhes vivos, em nosso teste, as substâncias são metabolizadas pelas células do fígado humano - em outras palavras, assim como estariam no corpo humano quando a medicação for administrada. ”Ela ressalta que isso é relevante, como humanos e camundongos têm metabolismos diferentes.

Desenvolvimento adicional para testes de alto rendimento

Os pesquisadores demonstraram a eficácia do novo teste com a ajuda da ciclofosfamida. Este medicamento quimioterápico praticamente não tem efeito em sua forma básica, mas o fígado o transforma em uma substância tóxica para as células. Dois testes foram realizados com ciclofosfamida:um incluiu o teste de fígado / corpo embrióide recém-desenvolvido, e os outros corpos embrióides envolvidos isoladamente, sem microtisos hepáticos. O que esses testes revelaram foi que uma concentração quatro vezes menor de ciclofosfamida era suficiente para ter um efeito adverso no desenvolvimento dos corpos embrióides quando o tecido do fígado estava presente no mesmo ambiente.

Agora, os cientistas precisam refinar ainda mais o teste antes que ele possa ser aplicado no desenvolvimento de medicamentos. Eles estão prestando atenção especial aos materiais que são usados ​​no teste, além de quão bem os procedimentos podem ser automatizados. A automação seria necessária se a indústria farmacêutica ou outros pesquisadores pudessem implantar o teste em grande escala para a triagem de alto rendimento de candidatos a medicamentos. Além disso, os cientistas desejam desenvolver um teste que use células-tronco humanas reprogramadas (conhecidas como células iPS) em vez de células-tronco de camundongo. Então, eles fariam um teste in vitro inteiramente baseado em tecido humano.