Cientistas conseguem reproduzir edema em pulmão artificial

Pesquisadores do Instituto Wyss, da Universidade de Harvard (EUA), conseguiram simular um edema pulmonar em um microchip que reproduz o funcionamento de um pulmão humano. O estudo, reportado nesta quarta-feira na revista especializada Science Translation Medicine, usa o "pulmão no chip" para estudar a toxicidade de drogas e identificar potenciais novas terapias para prevenir o edema pulmonar. Em julho, Harvard anunciou um plano para criar um organismo com 10 órgãos humanos simulados em chips.

"Esse equipamento nos permite usar células humanas, as quais frequentemente expressam moléculas que são únicas e não encontradas em células animais. Além disso, como conseguimos simular a interface tecido-tecido e o microambiente mecânico (...) de órgãos vivos, nós recapitulamos as funcionalidades não vistas nos atuais modelos animais. Nós também podemos ver respostas visuais em tempo real e alta resolução, o que não é possível em modelos animais. Finalmente, esses equipamentos de órgãos em chips têm a possibilidade de ser muito mais rápidos e menos caros que os modelos animais, assim como prever melhor as respostas humanas", diz ao Terra Donald Ingber, diretor fundador do instituto e autor do estudo, ao comentar das vantagens do equipamento.

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O chip foi apresentado dois anos atrás pela equipe e é um polímero transparente, flexível, do tamanho de um cartão de memória e contém dois canais feitos com as mesmas técnicas para produzir microchips de computador. Um dos canais tem células pulmonares humanas expostas ao ar. O outro tem células sanguíneas capilares. Os dois canais são separados por uma fina membrana porosa. Os cientistas usam vácuo para deformar os canais e reproduzir a ação de um pulmão natural quando ele se expande e retrai ao respirar.

Os pesquisadores testaram no estudo a droga interleukin-2 (IL-2), usada em quimioterapia. Um perigoso efeito colateral desse medicamento é o edema pulmonar, uma condição na qual os pulmões se enchem de coágulos de fluido e sangue e pode levar à morte. A IL-2 foi injetada no canal de sangue do chip. Fluido passou pela membrana, diminuindo o volume de ar do outro canal e comprometendo o transporte de oxigênio - o mesmo efeito esperado em um pulmão humano com a mesma dose administrada pelo mesmo período (o efeito é exibido no vídeo no detalhe).

O estudo descobriu, contudo, que o ato físico de respirar aumenta muito o efeito da droga na formação de edema pulmonar - algo que os médicos e cientistas nunca suspeitaram, segundo os cientistas. Quando os pesquisadores ligaram o sistema de vácuo que simulava a respiração, ele aumentou o vazamento de fluido em mais de três vezes. Eles descobriram que em modelo animal o efeito era o mesmo.

O resultado indica que médicos que tratam pacientes com um respirador com IL-2 devem diminuir o volume de ar levado aos pulmões para, por exemplo, minimizar os efeitos negativos da droga.

Fim das pesquisas com animais?

Ingber afirma que os órgãos artificiais desenvolvidos pelo instituto podem substituir boa parte das pesquisas médicas nas quais animais são necessários. Mas isso não deve ser rápido e deve ocorrer em diversos passos.

"Eu acredito que a tecnologia do pulmão em um chip e de outros órgãos em chips que estão em desenvolvimento vão eventualmente tomar o lugar de um significante número de animais em estudos, mas isso vai ocorrer lenta e progressivamente, um modelo animal de cada vez. Por exemplo, nossos resultados na presente publicação sugerem que o modelo de edema pulmonar em um chip pode potencialmente ser usado no lugar de modelos de ratos ou cães. Nós temos um intestino em um chip e, se nós conseguirmos desenvolver um modelo da doença de Crohn, isso pode sugerir que podemos substituir o modelo animal para esse propósito", diz ao Terra Donald Ingber, diretor fundador do instituto e autor do estudo.

Ingber explica que a pesquisa com esses equipamentos seguem com estudos para substituir outros órgãos e o próximo passo é começar a conectar alguns deles. "Nós atualmente estamos ligando um pulmão em um chip com um coração batendo em um chip desenvolvido pelo professor Kit Parker, também do Instituto Wyss para Engenharia Biológica Inspirada, que eu lidero. Esse trabalho, que recebe fundos do FDA (órgão dos EUA que regula a produção de remédios e alimentos) e os NIH (Institutos Nacionais de Saúde), é desenvolvido para identificar a toxicidade para o pulmão de drogas usadas em aerossol. Este é um primeiro passo em direção à montagem de um corpo humano em um chip."