Função renal modelada com sucesso em cultura celular

Ilustração 3D de rins humanos com seção transversal

Os cientistas fizeram um avanço notável na pesquisa renal. Num artigo publicado na revista Communications Biology, uma equipa de investigadores da Universidade de Quioto, liderada por Ramin Sadeghian, apresenta uma abordagem inovadora para a construção de modelos renais em miniatura que se assemelham muito à estrutura e função dos rins humanos em tamanho real.

Os modelos renais em miniatura combinam duas abordagens comuns para modelar órgãos humanos: organoides e chips microfluídicos. Ao combinar essas abordagens, os pesquisadores conseguiram aumentar a precisão do seu modelo renal, marcando um passo significativo na criação de rins em miniatura que poderiam ser usados ​​para pesquisa médica e desenvolvimento de medicamentos.

O que são organoides?

Organóides são criados a partir de células-tronco. As células-tronco são únicas porque têm a notável capacidade de se desenvolver em quase qualquer tipo de célula. Quando essas células recebem os sinais ambientais e químicos corretos, elas podem ser persuadidas a interagir umas com as outras e formar tecidos humanos, incluindo tecidos que constituem nossos órgãos vitais, como os rins.

O modelo apresentado pelos pesquisadores da Universidade de Kyoto supera dificuldades anteriores na pesquisa de organoides renais ao incorporar um modelo mais preciso de uma estrutura chamada túbulo proximal. O túbulo proximal é um importante local de absorção de nutrientes e eliminação de resíduos nos rins.

Os benefícios dos chips microfluídicos

Uma abordagem alternativa para modelar órgãos é usar chips microfluídicos. Os chips microfluídicos consistem em materiais como vidro e silício com canais microscópicos gravados neles. Esses canais microscópicos contêm pequenas quantidades de fluidos. Isso permite que os pesquisadores tenham maior controle sobre o ambiente em que as células crescem, manipulando facilmente a pressão e o fluxo de líquidos dentro dos canais.

Figura 1: Chips microfluídicos são materiais com canais microscópicos gravados em sua superfície.

Células tubulares proximais foram geradas e usadas diretamente em chips microfluídicos como modelo dos rins. No entanto, estes modelos não são os mais precisos porque não representam muitas das complexas interações celulares entre as células do túbulo proximal e outras células renais.

Uma abordagem combinada

Os pesquisadores da Universidade de Kyoto especularam que, combinando organoides e chips microfluídicos, eles poderiam modelar a função do túbulo proximal, ao mesmo tempo que incorporavam interações celulares importantes que os modelos anteriores negligenciavam.

Para iniciar o processo, as células-tronco foram induzidas a formar organoides renais básicos por meio de uma série de manipulações químicas e ambientais precisas. Depois de permitir que os organoides renais amadurecessem, os pesquisadores adicionaram biomarcadores fluorescentes aos seus organoides para confirmar que os rins em miniatura continham a composição correta dos tipos de células renais. Esta etapa também permitiu determinar que os organoides eram compostos por aproximadamente 20-30% de células do túbulo proximal.

Figura 2: Crescimento organoide renal após 22 dias.

A partir daí, a equipe quebrou o organoide e separou as células do túbulo proximal. Os pesquisadores esperavam que, ao permitir que as células do túbulo proximal crescessem primeiro em um ambiente organoide e depois fossem transferidas para um chip microfluídico, as células continuariam a se comportar da mesma forma que quando cultivadas com outros tipos de células renais. Isso levaria a um modelo mais preciso de “túbulo proximal em um chip”.

Depois de cultivar as células do túbulo proximal dentro de um chip microfluídico, os pesquisadores notaram que as células começaram a se agregar para formar pequenas esferas dentro dos canais do chip microfluídico. Apesar deste comportamento, as manchas fluorescentes confirmaram que as esferas ainda continham uma abundância de proteínas do túbulo proximal, sugerindo que as células estavam a desenvolver-se com sucesso dentro do chip.

Figura 3: As células dos túbulos proximais formaram esferas dentro dos canais microfluídicos.