Pesquisadores descobrem um novo método para prever a eficácia das células estromais mesenquimais para o reparo da cartilagem

Os pesquisadores descobriram um método mais eficiente para avaliar a capacidade das células estromais mesenquimais (MSCs) de regenerar a cartilagem. Seu novo método é também o primeiro a utilizar defeitos topológicos na automontagem de MSCs para prever seu potencial de regeneração de cartilagem.

As MSCs são agentes terapêuticos promissores para a regeneração da cartilagem e têm o potencial de ajudar a criar novo tecido cartilaginoso no corpo. Anteriormente, avaliar o potencial destas células para a regeneração eficaz da cartilagem envolvia cultivá-las num ambiente 3D complexo durante um longo período de 21 dias.

O novo método, desenvolvido por pesquisadores do Grupo de Pesquisa Interdisciplinar (IRG) da Critical Analytics for Manufacturing Personalized-medicine (CAMP) da Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART) e colaboradores, envolve um sistema de cultura em monocamada 2D mais simples das células. por nove dias, seguido de imageamento e processamento das imagens. O método é não destrutivo, mais preciso e mais rápido – exigindo apenas nove dias. Isto poderia acelerar significativamente o desenvolvimento de terapias de regeneração da cartilagem.

“Esta abordagem inovadora para avaliar a eficácia das MSC para o reparo da cartilagem representa um avanço significativo, permitindo a avaliação não destrutiva das MSCs e reduzindo o período de avaliação para apenas nove dias”, afirmou o Dr. Ekta Makhija, autor principal do artigo e cientista pesquisador da SMART CAMP no momento do estudo.

No artigo “Defeitos topológicos em padrões automontados de células estromais mesenquimais in vitro são atributos preditivos de condensação e condrogênese”, publicado na revista PLOS UMo SMART CAMP demonstrou que defeitos topológicos na automontagem das MSC poderiam indicar seu potencial para regenerar a cartilagem.

Os pesquisadores capturaram imagens das células nos dias três, seis e nove e depois analisaram os padrões formados pelas células à medida que se automontavam. No nono dia, os investigadores notaram que certos aspectos destes padrões se assemelhavam a estruturas de cristal líquido com defeitos topológicos identificáveis, tais como irregularidades ou imperfeições nos padrões.

Esses defeitos nos padrões automontados correspondiam a padrões semelhantes a impressões digitais que se alinham com marcadores de cartilagem, conhecidos como condensações mesenquimais, observados durante os estágios iniciais de desenvolvimento da cartilagem. Esses padrões servem como indicações do potencial das células para a formação de cartilagem e atuam como marcadores confiáveis ​​para a regeneração da cartilagem.

Esta abordagem inovadora mostra-se promissora em termos de maior precisão e fiabilidade em comparação com os métodos tradicionais, que envolvem um processo de 21 dias de crescimento de MSCs num ambiente 3D especializado e, em seguida, avaliação de proteínas específicas que indicam o crescimento da cartilagem.

Semelhante a uma avaliação inicial que determina se um determinado lote de MSCs possui as “ferramentas” e habilidades cooperativas necessárias para reparar eficazmente a cartilagem danificada, a nova pesquisa identificou fatores que predizem a capacidade das MSCs de formar e regenerar cartilagem, com base em pesquisas anteriores em 2014 sob o IRG de BioSistemas e Micromecânica (BioSyM) da SMART.

Dez anos depois e com avanços significativos no campo, os investigadores SMART estão agora a concentrar-se no comportamento colectivo das MSCs quando agrupadas, em vez de examinarem células isoladamente. Estes padrões coletivos servem como uma assinatura distintiva para a população celular, oferecendo um método potencialmente mais confiável e mais preciso para prever a eficácia com que as células colaboram na regeneração da cartilagem.

Esta abordagem mais rápida, não destrutiva e simples permite a avaliação de um maior número de MSCs, identificando potencialmente as mais eficazes para futuras terapias de regeneração de cartilagem.

“Este método inovador tem uma grande vantagem, pois permite que os fabricantes realizem testes mais frequentes dos seus medicamentos baseados em células, garantindo segurança, pureza e eficácia durante toda a produção. Isto pode potencialmente acelerar o processo tradicionalmente longo de garantir a aprovação regulamentar para células- medicamentos baseados”, acrescentou o Dr. Zhiyong Poon, investigador principal do SMART CAMP, pesquisador sênior do Hospital Geral de Cingapura (SGH) e autor correspondente do artigo.

“Nosso novo método marca um avanço substancial na forma como abordamos a regeneração da cartilagem. Ao oferecer um meio mais eficiente de avaliação de MSCs em produção, podemos acelerar o desenvolvimento de terapias para lesões articulares e doenças comuns, particularmente aquelas que afetam o envelhecimento da população, como como osteoartrite, e abordar as limitações das abordagens cirúrgicas e farmacêuticas atuais na restauração da função da cartilagem”, acrescentou o professor Eng Hin Lee, pesquisador principal do SMART CAMP, professor emérito da Escola de Medicina Yong Loo Lin da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) e um dos os autores do artigo.

Tendo estabelecido um método novo e bem-sucedido de prever a eficácia das MSCs para reparo de cartilagem in vitro através da observação de padrões topológicos, os próximos passos dos pesquisadores SMART envolverão avaliar se esses padrões são igualmente preditivos da eficácia de MSC para reparo de cartilagem in vivo.