Rins humanos foram parcialmente cultivados em porcos pela primeira vez
Estruturas renais iniciais feitas principalmente de células humanas foram cultivadas em embriões de porcos por até 28 dias, como parte dos esforços para cultivar órgãos humanos em outros animais para transplantes. As descobertas foram publicadas na revista Cell Stem Cell.
Os rins são mais de 50% humanos e começaram a crescer em porcos pela primeira vez depois que os cientistas criaram embriões feitos de células humanas e suínas e os implantaram em porcas por até quatro semanas.
A pesquisa, conduzida por Miguel Esteban, dos Institutos de Biomedicina e Saúde de Guangzhou, na China, e pelos seus colegas, nos aproxima um passo da capacidade de cultivar rins humanos em outros animais para resolver a escassez de doadores de órgãos.
Mais de 100.000 pessoas só nos EUA aguardam atualmente um transplante de rim, com 13 morrendo por dia.
Para contornar a necessidade de doadores, pode ser possível cultivar rins humanos em outras espécies, como porcos, que têm órgãos e fisiologia semelhantes aos nossos.
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Esteban e seus colegas exploraram essa ideia criando embriões de porcos que não conseguiam formar rins próprios, desativando dois genes-chave responsáveis pelo desenvolvimento dos órgãos.
Em seguida, introduziram células-tronco humanas nos embriões dos porcos, na esperança de que se transformassem em células renais nos porcos e se transformassem em órgãos relevantes. As células humanas foram geneticamente modificadas para ajudá-las a integrar-se no ambiente estranho, aumentando a expressão de dois genes pró-sobrevivência.
Os pesquisadores implantaram mais de 1.800 desses embriões híbridos humano-porco no trato reprodutivo de 13 porcas. Eles só permitiram que os embriões crescessem durante 25 a 28 dias antes de removê-los e analisá-los por questões éticas, incluindo a possibilidade de produzir porcos com cérebros semelhantes aos humanos se as células humanas se espalhassem para além dos rins.
Apenas cinco dos embriões foram implantados com sucesso, mas foram capazes de desenvolver estruturas renais iniciais, incluindo túbulos em miniatura, compostos por 50 a 65% de células humanas e o restante por células suínas.
“Este é um estudo muito importante”, diz Jun Wu, do Southwestern Medical Center da Universidade do Texas. Wu e sua equipe relataram a criação dos primeiros embriões humano-porco em 2017, mas só conseguiram incorporar uma proporção muito pequena de células humanas, que não se agruparam em órgãos.
Esteban e seus colegas rastrearam a localização das células humanas em seus embriões de porco, marcando-as com um marcador fluorescente vermelho. Eles descobriram que muito poucas foram incorporadas no sistema nervoso central ou em outros órgãos, o que Wu diz ser tranquilizador.
Os pesquisadores receberam agora a aprovação do comitê de ética do seu instituto para permitir que esses embriões humano-porco se desenvolvam durante até 35 dias para ver se os rins humanizados continuam a amadurecer adequadamente e para garantir que o mínimo de células humanas acabem em outros órgãos. “Avançaremos passo a passo antes de chegar ao termo da gestação”, diz Esteban. Eles também estão estudando o cultivo de outros órgãos humanos, como o coração e o fígado, em porcos, diz ele.
Além desta abordagem, outros grupos estão trabalhando em maneiras de usar órgãos exclusivos de porcos para transplante em pessoas. Em 14 de julho, por exemplo, cirurgiões da NYU Langone Health transplantaram com sucesso um rim de porco num homem com morte cerebral. O rim veio de um animal que teve um único gene eliminado para que seus órgãos não desencadeassem uma reação imunológica em receptores humanos. Um porta-voz da NYU Langone Health disse que o rim do homem ainda está funcionando corretamente quase dois meses depois.
Wu acredita que uma combinação destas duas abordagens – cultivar rins que são majoritariamente humanos em porcos e também eliminar genes que podem desencadear reações imunológicas – pode acabar funcionando melhor.
No artigo publicado, Esteban e colegas relatam a geração de mesonefros humanizados em porcos a partir de células-tronco pluripotentes induzidas via complementação embrionária.
Eles contextualizam que o transplante heterólogo de órgãos é uma forma eficaz de substituir a função do órgão, mas é limitado pela grave escassez de órgãos. Embora a geração de órgãos humanos em outros grandes mamíferos através da complementação de embriões fosse uma solução inovadora, ela enfrenta muitos desafios, especialmente a má integração das células humanas nos tecidos receptores.
Para produzir células humanas com competitividade intra-nicho superior, combinou-se condições otimizadas de cultura de células-tronco pluripotentes com a superexpressão induzível de dois genes pró-sobrevivência (MYCN e BCL2).
As células resultantes tiveram uma viabilidade substancialmente melhorada no xeno-ambiente do blastocisto quimérico interespécies e formaram com sucesso estruturas organizadas renais de estágio médio (mesonefros) quiméricas humano-porco até o dia embrionário 28 dentro de embriões de porco com defeito néfrico sem SIX1 e SALL1.
Essas descobertas demonstram a prova de princípio da possibilidade de gerar um órgão primordial humanizado em porcos com deficiência de organogênese, abrindo um caminho excitante para a medicina regenerativa e uma janela artificial para estudar o desenvolvimento renal humano.
Veja também sobre "Genética - conceitos básicos" e "Células-tronco".
Fontes:
Cell Stem Cell, Vol. 30, Nº 9, em 07 de setembro de 2023.
New Scientist, notícia publicada em 07 de setembro de 2023.