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Músculo esquelético cultivado em laboratório oferece novas percepções para doenças neuromusculares

Fonte

Universidade do Sul da Califórnia

Data

sábado. 18 setembro 2021 11:00

As doenças neuromusculares são debilitantes e principalmente incuráveis, afetando 160 em cada 100.000 pessoas em todo o mundo. Distúrbios como a Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) e a Esclerose Múltipla afetam a função dos músculos, causando desgaste muscular e perda da função motora. Um grande obstáculo na luta contra essas doenças é o fato de ser notoriamente difícil cultivar tecidos em um laboratório que mostre a conexão entre nossos músculos e os neurônios que os controlam. Mas, recentemente, pesquisadores avançaram no sentido de resolver este problema.

Estudantes de doutorado em Engenharia Biomédica da Escola de Engenharia da Universidade do Sul da Califórnia, nos Estados Unidos, criaram um novo modelo de tecido desenvolvido em laboratório, amplamente aprimorado, que oferece uma visão mais estável da junção neuromuscular – uma parte importante do nosso sistema que traduz os impulsos elétricos gerados pelos neurônios em atividade elétrica e movimento nas fibras musculares.

A pesquisa foi publicada na revista científica APL Bioengineering e foi liderada por Jeffrey Santoso, doutorando no Laboratório de Engenharia de Sistemas Vivos, liderado pela professora Dra. Megan McCain.

Jeffrey Santoso disse que a junção neuromuscular é uma conexão altamente estruturada, com dobras que aumentam a área de comunicação entre um neurônio e um músculo. “A junção neuromuscular é o espaço onde o neurônio vai liberar moléculas sinalizadoras chamadas neurotransmissores, que se ligam a receptores localizados na superfície das fibras musculares. E quando essas moléculas se ligam a esses receptores, isso faz com que a célula muscular seja despolarizada – então há uma mudança de tensão elétrica – e é isso que faz com que seus músculos se contraiam”, explicou o doutorando.

Nas doenças neuromusculares – assim como no processo natural de envelhecimento – frequentemente há estresse, ou uma quebra na conexão, dentro da junção neuromuscular. Ter modelos precisos de tecido cultivado em laboratório é crucial para compreender a degeneração relacionada à idade ou a progressão da doença neuromuscular, bem como os tratamentos mais eficazes. No entanto, os pesquisadores têm lutado para replicar essa conexão complexa, ou ponto de inervação, em modelos de laboratório quando tentam fazer crescer fibras musculares e neurônios juntos.

“Tradicionalmente, quando músculos e neurônios crescem juntos em laboratório, a estrutura esperada no ponto de inervação está ausente, levando a um tecido funcionalmente inepto que não representa a fisiologia adequada, tornando difícil tirar conclusões sobre doenças e drogas em potencial”, destacou Jeffrey Santoso.

Quando os pesquisadores combinaram seu músculo esquelético desenvolvido em laboratório com neurônios motores derivados de células-tronco em sua plataforma tipo ‘gelatina’, eles descobriram que o músculo formou junções neuromusculares mais estruturadas com sucesso.

Santoso disse que os modelos de tecido anteriores costumavam usar placas rígidas de plástico ou vidro que não ofereciam o tipo certo de ambiente de proteína para o tecido e muitas vezes faziam com que as células musculares se desprendessem quando contraídas, resultando na morte das células.

“O hidrogel de gelatina que estamos usando, como um biomaterial natural, é naturalmente adesivo às células do músculo esquelético, e esse é um dos motivos pelos quais pudemos ver nosso modelo de tecido amadurecendo muito mais do que muitos outros modelos anteriores. O músculo esquelético pode sobreviver na superfície por um longo período de tempo e ter esse tempo maior na cultura significa que, quando introduzimos os neurônios motores na cultura, ela pode se integrar totalmente para criar essa junção neuromuscular”, concluiu o doutorando.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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Fonte: Greta Harrison, Universidade do Sul da Califórnia.

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