16 dez 2024 - Os pesquisadores desenvolveram um novo sistema de múltiplos órgãos em chip para ajudar a estudar como as neurotoxinas se movem do intestino para o cérebro.
O modelo simulou como as neurotoxinas intestinais podem desencadear a morte de células cerebrais, como visto na doença de Parkinson.
Delineado em um estudo de prova de conceito do Instituto Quadram, das universidades de Hull e Essex e da Agência de Segurança da Saúde do Reino Unido (UKHSA), o trabalho é detalhado em Biomicrofluídica, demonstrando como o sistema replica o intestino-cérebro rede de comunicação bidirecional que liga o trato gastrointestinal e o sistema nervoso do cérebro.
Os cientistas dizem que sua pesquisa terá a capacidade de fornecer insights sobre a compreensão da doença de Parkinson e mais condições neurodegenerativas.
O Parkinson afeta milhões de pessoas em todo o mundo, destruindo as células nervosas cerebrais, mas também desencadeando sintomas não motores em outros lugares.
Os acúmulos de proteínas característicos dos danos às células cerebrais causados pela doença podem se apresentar no intestino anos antes do diagnóstico, juntamente com alterações no microbioma intestinal.
Os sistemas microfisiológicos em miniatura (MPS), ou tecnologia organ-on-chip, permitem o crescimento de células ou tecidos humanos em condições apropriadas para imitar sua aparência, comportamento e comunicação in situ.
Uma doação inicial permitiu que o Dr. Ben Skinner, juntamente com o Dr. Simon Funnell, da Agência de Segurança da Saúde do Reino Unido (UKHSA), trabalhasse com o professor Simon Carding do Instituto Quadram e as Dras. Emily Jones e Aimee Parker, bem como o professor John Greenman e a Dra. Lydia Baldwin, do Centro de Biomedicina da Hull York Medical School, com sede na Universidade de Hull, no projeto.
Essa abordagem pode revolucionar nossa compreensão dos distúrbios neurológicos, abrindo caminho para tratamentos mais eficazes e, em última análise, melhorando a vida de milhões de pessoas afetadas por essas condições.
Dra. Emily Jones, Instituto Quadram:
"Esta pesquisa colaborativa tem aplicações fora da doença de Parkinson e a UKHSA está trabalhando para usar essa ferramenta para entender melhor o impacto das doenças infecciosas no corpo e avaliar tratamentos e vacinas", explicou.
Para criar o MPS intestino-cérebro, dois dispositivos foram combinados em série e conectados por meio de tubos que representam o fluxo sanguíneo. No primeiro dispositivo, uma camada de células representava o revestimento do intestino formando uma barreira seletivamente permeável entre o conteúdo do intestino e o resto do corpo. No segundo, células neuronais cerebrais derivadas de humanos de um tipo conhecido por ser suscetível a neurotoxinas foram cultivadas.
Um encontro casual com Skinner em um dia de desafio de laboratório da Universidade de Essex culminou em mais de cinco anos de trabalho no projeto da dupla.
Para o estudo de prova de conceito, a neurotoxina foi introduzida no intestino e foi vista matando as células cerebrais, sem afetar as células do revestimento intestinal ao passar por elas.
Jones, do Quadram Institute, acrescentou: "Ao nos permitir estudar células derivadas de humanos em um modelo interconectado, pretendemos obter insights mais profundos sobre os mecanismos da doença e potencialmente identificar novos alvos terapêuticos que possam proteger contra a inflamação neuronal e a morte celular.
"Essa abordagem pode revolucionar nossa compreensão dos distúrbios neurológicos, abrindo caminho para tratamentos mais eficazes e, em última análise, melhorando a vida de milhões de pessoas afetadas por essas condições."
O MPS simplificado foi projetado pela Universidade de Hull para facilitar o uso sem treinamento especializado e para ser aplicado a vários distúrbios, reduzindo a dependência de pesquisas baseadas em animais e capacitando-o para ambientes laboratoriais de alta contenção envolvendo infecções perigosas.
"Cada vez que nossos dispositivos são usados por colegas para responder a diferentes perguntas clínicas, aprendemos como melhorá-los e adaptá-los em termos de capacidades, robustez e facilidade de uso; ainda não terminamos", disse o professor John Greenman, do Centro de Biomedicina (HYMS) da Universidade de Hull.
A professora Isabel Oliver, diretora científica da UKHSA na Agência de Segurança da Saúde do Reino Unido, disse que a tecnologia de órgãos em chips está melhorando a compreensão do impacto dos vírus no corpo humano.
"Já desenvolvemos essa técnica para analisar o impacto do COVID-19 nos pulmões e agora estamos trabalhando para expandir essa ferramenta para estudar outros órgãos e como eles são afetados pelo COVID-19 e outras infecções", afirmou.
A pesquisa foi financiada pelo Conselho de Pesquisa Econômica e Social (UKHSA e Universidade de Essex, Laboratório de Desafio de Saúde Pública) e pelo Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas (QIB), ambos parte do UKRI. Fonte: labnews.
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