Pesquisadores deram um passo importante rumo a tratamentos para lesões da medula espinal que levam à paralisia.
Por que as lesões da medula espinal causam paralisia
A paralisia é frequente após uma lesão medular porque, no sistema nervoso central, as células nervosas danificadas têm baixa capacidade de regeneração. Isso acontece, em parte, por mecanismos biológicos que travam o crescimento de novos axônios e também pela formação de cicatriz glial, um tipo de tecido cicatricial difícil de ser atravessado por fibras nervosas.
Organoides da medula espinal e a terapia IKVAV-PA na Universidade Northwestern
Em vez de partir directamente para testes em pessoas, cientistas da Universidade Northwestern criaram, em placas de laboratório, minúsculos organoides que imitam aspectos-chave da medula espinal humana. Depois, provocaram lesões nesses tecidos e aplicaram um tratamento que favoreceu a reparação e a regeneração.
“Decidimos criar dois modelos diferentes de lesão num organoide de medula espinal humana e avaliar a nossa terapia para verificar se os resultados se pareciam com o que já tínhamos observado no modelo animal”, afirma o engenheiro biomédico Samuel Stupp.
Após a aplicação, segundo Stupp, a cicatriz glial diminuiu de forma marcada, a ponto de ficar quase imperceptível, e surgiram neuritos em crescimento - um padrão compatível com a regeneração de axônios vista anteriormente em animais. Para ele, isso reforça que a terapia tem boa probabilidade de funcionar em humanos.
A base do tratamento: peptídeos terapêuticos supramoleculares e “moléculas dançantes”
Em trabalhos anteriores, Stupp e a sua equipa desenvolveram um material chamado IKVAV-PA, usado para reverter paralisia em ratos com lesão medular grave. O ponto central dessa abordagem são peptídeos terapêuticos supramoleculares, apelidados de “moléculas dançantes”, capazes de acompanhar o movimento dos receptores nas células nervosas e, assim, estimular o recrescimento de axônios.
Ao explicar o conceito em 2021, Stupp destacou que células e receptores estão em movimento constante; por isso, moléculas mais dinâmicas tendem a encontrar esses receptores com maior frequência. Já moléculas “lentas” e pouco “sociais” podem nem sequer chegar a tocar nas células com a regularidade necessária para desencadear a resposta desejada.
Do modelo animal ao tecido humano cultivado
Modelos em ratos continuam a ser valiosos, mas representam apenas uma fase inicial. Embora permitam explorar hipóteses terapêuticas num organismo completo, o passo seguinte mais lógico é verificar o desempenho em tecido humano - sem envolver pessoas vivas, onde falhas poderiam trazer riscos - usando estruturas cultivadas a partir de células estaminais.
“Uma das coisas mais entusiasmantes nos organoides é a possibilidade de testar novas terapias directamente em tecido humano”, diz Stupp. “Fora um ensaio clínico, é a única forma de atingir esse objectivo.”
Como os organoides foram criados e como as lesões foram reproduzidas
Para construir os organoides, a equipa utilizou células estaminais pluripotentes induzidas obtidas de um doador adulto. A partir delas, cresceram organoides de medula espinal com cerca de 3 milímetros de diâmetro e mantiveram as culturas durante vários meses.
Ao longo desse período, os organoides passaram a exibir grande parte da arquitectura celular típica da medula espinal humana, incluindo: - neurónios; - astrócitos; - camadas de tecido organizadas.
Quando atingiram maturidade suficiente, alguns organoides foram lesionados por corte com bisturi, enquanto outros sofreram uma lesão por compressão - semelhante ao esmagamento que pode ocorrer numa colisão automóvel. Ambos os tipos de trauma podem culminar em paralisia.
Em todos os casos, houve morte imediata de células nervosas, formação de cicatriz glial em torno da área afectada e inflamação, reproduzindo respostas observadas em lesões medulares reais.
Stupp relata que foi possível diferenciar astrócitos presentes no tecido normal daqueles associados à cicatriz glial, que se mostraram maiores e extremamente compactados. Além disso, os investigadores detectaram a produção de proteoglicanos de sulfato de condroitina, moléculas do sistema nervoso que aumentam em resposta a lesões e doenças.
Aplicação do IKVAV-PA: gel imediato, menos inflamação e mais recrescimento nervoso
Na etapa seguinte, algumas lesões receberam o líquido IKVAV-PA, enquanto outras foram tratadas com um grupo de comparação sem as “moléculas dançantes”. Nas lesões tratadas, o líquido gelificou imediatamente, formando um andaime. Ao mesmo tempo, as moléculas activas promoveram, por vias químicas e físicas, condições favoráveis para o recrescimento de células nervosas.
O contraste entre os grupos foi evidente: os organoides tratados apresentaram muito menos inflamação e cicatrização do que os do grupo de comparação, além de um recrescimento nervoso consideravelmente maior.
O que ainda falta para chegar a um tratamento
Apesar dos resultados consistentes em modelos de rato e em tecido humano cultivado, a tecnologia ainda deve levar anos até estar pronta para testes em humanos. Antes disso, será necessário optimizar aspectos como dose, segurança, durabilidade do efeito e formas de administração que sejam viáveis na prática clínica.
Outro ponto relevante é que organoides também abrem caminho para avaliações mais personalizadas: no futuro, poderá ser possível criar modelos a partir de células de diferentes perfis genéticos para observar variações de resposta e antecipar quais estratégias funcionam melhor para cada tipo de lesão.
Também vale considerar que, em contextos reais, a recuperação funcional não depende apenas de regeneração de axônios. Protocolos de reabilitação, fisioterapia e estimulação neurológica podem ser decisivos para transformar reparação biológica em melhoria de mobilidade e qualidade de vida - algo que terá de ser integrado quando a abordagem avançar para fases clínicas.
O estudo foi publicado na Nature Engenharia Biomédica.
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