Novo tratamento ajuda rãs a regenerar membros com nervos funcionais em apenas 18 meses

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Imagens da terapia com multidrogas (MDT) mostram lesões que receberam o novo tratamento. Tradução: sem dispositivo (no device/ND) e apenas biodoma (biodome only/BD). Créditos: N. Murugan, et al., Science Advances, 2022.

Por Michael Levin
Publicado no The Conversation

Nossos corpos nos conectam ao mundo. Quando as pessoas perdem partes de seus corpos por doenças ou lesões traumáticas, muitas vezes sentem que perderam uma parte de quem são, até mesmo experimentando uma dor semelhante à perda de um ente querido.

Sua sensação de perda pessoal é justificada porque, ao contrário de salamandras ou personagens de quadrinhos sarcásticos como Deadpool, os tecidos humanos adultos geralmente não se regeneram – a perda de membros é permanente e irreversível.

Será?

Embora tenha havido avanços significativos nas tecnologias protéticas e biônicas para substituir membros perdidos, elas ainda não podem restaurar a sensação de toque, minimizar a sensação de dores fantasmas ou igualar as capacidades dos membros naturais. Sem reconstruir o próprio membro, uma pessoa não poderá sentir o toque de uma pessoa querida ou o calor do sol.

Somos pesquisadores em biologia regenerativa e desenvolvimentoengenharia biomédica.

Nosso estudo recente na revista Science Advances mostrou que apenas 24 horas de um tratamento que projetamos é suficiente para regenerar membros totalmente funcionais e sensíveis ao toque em rãs.

Regeneração inicial

Durante o desenvolvimento muito inicial, as células que eventualmente se tornarão membros e órgãos se organizam em estruturas anatômicas precisas usando um conjunto de sinais químicos, biomecânicos e elétricos.

Ao considerar maneiras de regenerar membros, raciocinamos que seria muito mais fácil pedir às células que repetissem o que já fizeram durante o desenvolvimento inicial. Então, procuramos maneiras de acionar o sinal de “construir o que normalmente estava aqui” para células no local de uma ferida.

Um dos principais desafios ao fazer isso, no entanto, é descobrir como criar um ambiente que encoraje o corpo a se regenerar em vez de formar cicatrizes.

Embora as cicatrizes ajudem a proteger o tecido lesionado de mais danos, elas também alteram o ambiente celular de maneira a impedir a regeneração.

Axolote regenerando uma pata depois dela ter sido arrancada por outra salamandra.

Alguns animais aquáticos, como o axolote, dominaram a regeneração sem formação de cicatrizes. E mesmo no início do desenvolvimento humano, o saco amniótico fornece um ambiente que pode facilitar os mecanismos regenerativos.

Nossa hipótese é que o desenvolvimento de um ambiente semelhante poderia substituir a formação de cicatriz no momento da lesão e permitir que o corpo reative os sinais regenerativos adormecidos.

Para implementar essa ideia, desenvolvemos um dispositivo vestível feito de hidrogel de seda como forma de criar uma câmara isolada para regeneração, bloqueando outros sinais que direcionariam o corpo a desenvolver cicatrizes ou passar por outros processos. Em seguida, carregamos o dispositivo com um coquetel de cinco drogas envolvidas no desenvolvimento normal do animal e no crescimento de tecidos.

Optamos por testar o dispositivo usando rãs-de-unhas-africanas, uma espécie comumente usada em pesquisas com animais que, assim como os humanos, não regenera membros na idade adulta.

Fixamos o dispositivo no cotoco de uma perna por 24 horas. Em seguida, removemos o dispositivo e observamos como o local do membro perdido mudou ao longo do tempo.

Ao longo de 18 meses, ficamos surpresos ao descobrir que as rãs foram capazes de regenerar suas pernas, incluindo projeções semelhantes a dedos com o reaparecimento significativo de nervos, ossos e vasos sanguíneos.

Os membros também responderam a uma leve pressão, o que significa que eles tiveram uma sensação de toque restaurada e permitiram que a rã voltasse ao comportamento normal de natação.

As rãs que receberam o dispositivo, mas sem o coquetel de drogas, tiveram um crescimento limitado dos membros sem muita restauração funcional.

E as rãs que não foram tratadas com o dispositivo ou o coquetel de drogas não regeneraram seus membros, deixando cotocos insensíveis ao toque e funcionalmente prejudicados.

Curiosamente, os membros das rãs tratadas com o dispositivo e o coquetel de drogas não foram perfeitamente reconstruídos. Por exemplo, os ossos às vezes eram fragmentados. No entanto, a incompletude do novo membro nos diz que outros sinais moleculares importantes podem estar faltando, e muitos aspectos do tratamento ainda podem ser otimizados.

Uma vez que identificamos esses sinais, adicioná-los ao tratamento medicamentoso pode reverter totalmente a perda de membros no futuro.

O futuro da medicina regenerativa

A lesão traumática é uma das principais causas de morte e incapacidade nos estadunidenses. E a perda de membros por lesão grave é a fonte mais frequente de incapacidade ao longo da vida.

Essas lesões traumáticas são frequentemente causadas por acidentes automobilísticos, lesões esportivas, efeitos colaterais de doenças metabólicas, como diabetes e até mesmo lesões no campo de batalha.

A possibilidade de decodificar e despertar sinais adormecidos que permitem ao corpo regenerar partes de si mesmo é uma fronteira transformadora na ciência médica.

Além de regenerar membros perdidos, a regeneração do tecido cardíaco após um ataque cardíaco ou do tecido cerebral após um derrame pode prolongar a vida e aumentar drasticamente sua qualidade. Nosso tratamento está longe de estar pronto para uso em humanos, e só sabemos que funciona quando aplicado imediatamente após a lesão.

Mas descobrir e entender os sinais que permitem que as células se regenerem significa que os pacientes podem não ter que esperar que os cientistas realmente entendam todo o processo complicado de como os órgãos complexos são construídos antes de serem tratados.

Fazer uma pessoa ter uma parte de seu corpo novamente significa mais do que apenas substituir seu membro. Isso também significa restaurar seu senso de toque e sua capacidade funcional. Novas abordagens na medicina regenerativa estão começando a identificar como isso pode ser possível.A conversa