Notícia

Novos organoides podem revolucionar as pesquisas sobre infecções respiratórias

Dra. Tamara Rossy, EPFL

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

segunda-feira, 7 agosto 2023 10:35

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biotecnologia. Engenharia Biológica. Engenharia de Tecidos. Medicina. Pneumologia. Saúde Pública.

Os biofilmes são comunidades de bactérias altamente resistentes que representam um grande desafio no tratamento de infecções. Embora seja extenso o estudo da formação de biofilmes em condições de laboratório, a compreensão de seu desenvolvimento no complexo ambiente do trato respiratório humano permaneceu incompleta.

Recentemente, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Alexandre Persat, professor da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, resolveu o problema ao desenvolver com sucesso organoides chamados AirGels. Os organoides são tecidos 3D em miniatura e auto-organizados, cultivados a partir de células-tronco para imitar tecidos e órgãos reais do corpo humano. Eles representam uma mudança de paradigma na área, permitindo aos cientistas replicar e estudar os intrincados ambientes dos órgãos em laboratório.

Desenvolvidos pela Dra. Tamara Rossy e colegas, os AirGels são modelos de bioengenharia de tecido pulmonar humano que abrem novas possibilidades na pesquisa de infecções. Eles revolucionam a pesquisa de infecções ao emular com precisão as propriedades fisiológicas da mucosa das vias aéreas, incluindo secreção de muco e batimento ciliar. Essa tecnologia permite que os cientistas estudem as infecções das vias aéreas de maneira mais realista e abrangente, preenchendo a lacuna entre os estudos in vitro e as observações clínicas.

No estudo, publicado na revista científica PLOS Biology, os pesquisadores usaram AirGels para investigar o papel do muco no processo de formação do biofilme por Pseudomonas aeruginosa, bactéria patogênica comumente resistente a antibióticos. Ao infectar os AirGels com P. aeruginosa e estudá-los em microscopia viva de alta resolução, eles conseguiram formar biofilmes em tempo real pela bactéria.

As observações revelaram que a bactéria P. aeruginosa induz ativamente a contração do muco de seu hospedeiro usando filamentos retráteis conhecidos como tipo IV pili (T4P). Os filamentos de T4P geram as forças necessárias para contrair o muco das vias aéreas, o que permite que as células de P. aeruginosa se agreguem e formem um biofilme. Os pesquisadores validaram suas descobertas com simulações de acompanhamento e experimentos biofísicos em mutantes selecionados de P. aeruginosa.

O estudo mostrou que o modelo organoide AirGel pode fornecer informações únicas sobre as interações mecânicas entre as bactérias e os ambientes de seus hospedeiros, revelando, neste caso, um mecanismo previamente desconhecido que contribui para a formação de biofilme no trato respiratório.

Ser capaz de projetar organoides que replicam fielmente o ambiente mucoso abre novos caminhos de exploração, permitindo que os pesquisadores descubram aspectos negligenciados de infecções, investigando a influência de fatores fisiológicos adicionais, como temperatura, umidade, drogas e estressores químicos no desenvolvimento e progressão da infecção. Este novo conhecimento ajudará no desenvolvimento de tratamentos direcionados contra patógenos resistentes a antibióticos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

Fonte: Nik Papageorgiou, EPFL. Imagem: células epiteliais das vias aéreas humanas após crescimento e diferenciação dentro de uma via aérea de tecido AirGel. Verde: muco; laranja: cílios; rosa: actina; azul: núcleos. Fonte: Dra. Tamara Rossy, EPFL.

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