Os macrófagos são células vitais para o sistema imunológico e poderiam informar terapias baseadas em células para uma variedade de condições médicas. No entanto, a realização de todo o potencial das terapias com macrófagos depende da capacidade de ver o que estes aliados celulares estão a fazer dentro dos nossos corpos, e uma equipa de investigadores da Penn State pode ter desenvolvido uma forma de os observar fazer o seu trabalho.



Em um estudo publicado na revista Small , Pesquisadores da Penn State relatam uma nova técnica de imagem por ultrassom para visualizar macrófagos continuamente em tecidos de mamíferos, com potencial para aplicação em humanos no futuro.

"Um macrófago é um tipo de célula imunológica que é importante em quase todas as funções do sistema imunológico, desde a detecção e eliminação de patógenos até a cicatrização de feridas", disse o autor correspondente Scott Medina, professor associado de engenharia biomédica de William e Wendy Korb em início de carreira.

“É um componente do sistema imunológico que realmente une os dois tipos de imunidade:a imunidade inata, que responde às coisas muito rapidamente, mas de uma forma não muito precisa, e a imunidade adaptativa, que é muito mais lenta para entrar em operação, mas responde de uma forma maneira muito mais precisa."

Os macrófagos regulam esses dois braços da resposta imunológica humana e ajudam nosso corpo em funções como combate a infecções e regeneração de tecidos. Por outro lado, também ajudam a mediar a inflamação relacionada a lesões e doenças como diabetes e artrite reumatóide.

Segundo Medina, essas células poderiam ser aproveitadas e aplicadas em terapias que ajudariam pacientes com doenças como câncer, doenças autoimunes, infecções e tecidos danificados. Tais terapias envolveriam o isolamento, modificação e/ou engenharia de macrófagos para melhorar as suas propriedades para combater doenças, controlar respostas imunitárias e promover a reparação de tecidos.

“Se pudéssemos visualizar o que essas células estão fazendo no corpo, em tempo real, poderíamos aprender muito sobre como as doenças progridem e como ocorre a cura”, disse Medina. “Isso nos daria uma visão do que as células estão fazendo no corpo porque, no momento, estamos realmente limitados a retirar as células do corpo e ver o que elas fazem em uma placa de Petri, o que não será o mesmo comportamento que vemos no corpo."

Os pesquisadores recorreram à ultrassonografia, uma técnica comum para ver os tecidos internos do corpo. No entanto, apenas com o ultrassom, os macrófagos se misturam às células companheiras.

“Os macrófagos são basicamente invisíveis durante a ultrassonografia porque não é possível distinguir onde as células estão em relação a todas as outras células que estão em nosso tecido”, disse Medina. "Todos eles se comportam da mesma forma, então você não pode realmente ver células específicas. Tivemos que criar o que é chamado de agente de contraste, algo com o qual nossas células de interesse poderiam ser rotuladas e que forneceria algum contraste de imagem que seria diferente do fundo. E foi aí que entraram essas nanoemulsões."

Muitos cozinheiros domésticos conhecem as emulsões como uma mistura de gotículas de óleo suspensas em um líquido como vinagre ou água para fazer molho para salada; uma nanoemulsão ocorre quando essas gotículas de óleo são minúsculas, com meros nanômetros de diâmetro.

Os pesquisadores usaram nanoemulsões para criar bolhas mais resistentes. Bolhas de gás refletem as ondas sonoras de um ultrassom com muita eficiência; entretanto, se alguém injetar bolhas no corpo de um paciente, elas não funcionarão muito bem porque estourarão relativamente rápido.

"Precisávamos de uma maneira de basicamente formar bolhas quando queremos que elas se formassem no momento da imagem e não antes, e também para que essas bolhas persistissem o maior tempo possível", disse Inhye Kim, pesquisadora de pós-doutorado em biomedicina. engenharia e principal autor do estudo.

Os pesquisadores introduziram gotículas de nanoemulsão nas células, que as internalizaram. No ultrassom, as gotículas passaram então por uma mudança de fase, transformando-se em gás e, portanto, em bolha. A pressão das ondas de ultrassom facilitou essa mudança, empurrando e puxando a gota conforme a onda oscila e usa a pressão para forçar a gota a ferver, fazendo-a vaporizar e se transformar em uma bolha de gás.

“É semelhante a como a água ferve a uma temperatura mais baixa em altitudes mais elevadas, por exemplo, no Colorado, porque há menos pressão que a impede de ferver”, disse Medina. “Estamos usando a pressão que aplicamos naquela gota por meio do ultrassom para fazê-la ferver efetivamente quando queremos que ferva, para então vaporizar e causar a formação dessa bolha de gás”.

Eles testaram esta nova técnica em uma amostra de tecido suíno e descobriram que a imagem dos macrófagos funcionou. A abordagem permite aos investigadores ver o que as células imunitárias estão a fazer no corpo de forma contínua, permitindo uma melhor compreensão de como o sistema imunitário é regulado e qual o seu papel no combate às doenças, disse Medina. Além disso, observou Kim, também pode ajudar no desenvolvimento de melhores terapias de células imunológicas para pacientes no futuro.

"Por exemplo, para um paciente com um tumor, esta pesquisa poderia permitir a engenharia de uma terapia com células de macrófagos que seja mais eficaz e tenha menos efeitos colaterais e menos graves", disse Kim.

Os próximos passos da pesquisa incluem explorar a possibilidade de usar esta técnica para outros tipos de visualização de células imunológicas no corpo humano ou para monitorar o acúmulo de placas nas artérias. Além disso, os pesquisadores buscam colaboradores para o avanço da técnica.

“Esperamos trabalhar com outras pessoas na investigação imunológica que tenham interesses específicos e possam considerar esta tecnologia útil, por isso estamos definitivamente abertos a novas colaborações e aplicações”, disse Medina.

Mais informações: Inhye Kim et al, Real‐Time, In Situ Imaging of Macrófagos via Nanoemulsões de Peptídeos de Mudança de Fase, Pequenas (2023). DOI:10.1002/smll.202301673
Informações do diário: Pequeno

Fornecido pela Universidade Estadual da Pensilvânia