Organóides cardíacos enganados com nanofios restauraram a função cardíaca em ratos

As pequenas bolhas flutuantes de minicorações saíram diretamente de Frankenstein. Feitos a partir de uma mistura de células-tronco humanas e uma pitada de nanofios de silício, os organoides do coração ciborgue eram bizarramente bombeados à medida que cresciam dentro de placas de Petri.

Quando transplantados em ratos com lesões cardíacas, eles perderam a forma esférica, espalhando-se pelas regiões danificadas e conectando-se às próprias células cardíacas dos hospedeiros. Dentro de um mês, os ratos recuperaram grande parte da função cardíaca.

Não é ficção científica. Um novo estudo este mês relacionou componentes elétricos digitais com células biológicas em um organoide ciborgue que, quando transplantado em modelos animais de insuficiência cardíaca, se fundiu e reparou corações vivos e pulsantes.

No centro (tosse, trocadilho intencional) da tecnologia estão os nanofios de silício biodegradáveis ​​eletricamente ativos. As células cardíacas sincronizam seus movimentos com a batida da atividade elétrica, produzindo o ritmo padrão “ba-bump, ba-bump”. Uma dose de nanofios nos organoides atuou como um condutor da sinfonia, permitindo que os minicorações desenvolvidos em laboratório sincronizassem melhor com seus hospedeiros.

Em comparação com os organoides cardíacos padrão – cultivados exatamente da mesma maneira, mas sem o reforço de nanofios – os ciborgues poderiam tolerar melhor o ambiente químico hostil dentro do coração após um ataque cardíaco. Eles também se conectaram melhor aos seus hospedeiros durante a recuperação, combatendo um efeito colateral prejudicial frequentemente observado após lesões cardíacas.

Por enquanto, o transplante organoide de coração ciborgue só funciona em ratos. Mas é apenas um começo.

O coração é um soldado. Do nascimento até a morte, ele se contrai e libera diligentemente para bombear o sangue cheio de oxigênio para o resto do corpo. É uma maravilha biológica, que dura fielmente mais de 100 anos em centenários – muito mais tempo do que a maioria das engenhocas de hardware feitas pelo homem.

No entanto, o coração também é um ponto de falha. As doenças cardíacas são a principal causa de morte em todo o mundo. A principal razão é que os cardiomiócitos – as “células musculares” do coração que se contraem – têm uma capacidade de regeneração muito limitada. Quando danificado por um ataque cardíaco, o tecido cicatricial cresce gradualmente ao redor das áreas lesionadas, limitando eventualmente a capacidade de contração do coração.

Os cientistas há muito procuram tratar doenças cardíacas com células novas e saudáveis. Uma ideia popular é guiar as células-tronco humanas para se transformarem em cardiomiócitos substitutos. As células do músculo cardíaco produzidas em laboratório são então injetadas nas áreas danificadas. Os cientistas testaram o tratamento em vários modelos animais de doenças cardíacas, incluindo roedores, porcos e primatas não humanos. Mas as células saudáveis, quando confrontadas com um ambiente hostil, lutaram para sobreviver. Aqueles que o fizeram não conseguiram se recuperar de forma confiável de danos cardíacos, levando a possíveis problemas de arritmia – batimentos cardíacos irregulares que ocorrem quando diferentes partes do coração não conseguem bater em um ritmo sincronizado.

Digite organoides. Essas estruturas imitam vagamente suas contrapartes originais tanto em seus genes quanto em diversos tipos de células. Cultivadas em placas de laboratório, as bolhas 3D de tecido são amplamente utilizadas como órgãos substitutos para testar novos medicamentos ou desenvolver teorias sobre como as coisas funcionam dentro do corpo – por exemplo, como reparar danos causados ​​por um ataque cardíaco. Mas eles também têm potencial para substituir tecidos danificados – algo que já está sendo explorado para lesões cerebrais.

Também funcionaria para o coração?

Em 2017, a equipe imaginou um minicoração – chamado organoide cardíaco – que combinava uma mistura de diferentes tipos de células. Quando batidas dentro de uma receita nutritiva de “sopa”, as células se organizam em organoides de minicoração, como uma rede de vasos sanguíneos que ajudam a transportar oxigênio. No entanto, faltava um componente fundamental: a sincronia. Como uma orquestra talentosa sem maestro, os minicorações resultantes precisavam de um “pulso” para manter a batida afinada.

Digite nanofios. Imagine-os como cabelos curtos e ásperos que você raspa. Esses fios de magia tecnológica são feitos de silício que conduz eletricidade. Em comparação com os nanofios anteriores à base de ouro ou carbono, eles são muito mais biocompatíveis e se dissolvem dentro do corpo.