‘Mini-tripas’ cultivadas em laboratório podem ajudar no desenvolvimento de tratamentos novos e mais personalizados para a doença de Crohn

Cientistas de Cambridge desenvolveram ‘mini-intestinos’ em laboratório para ajudar a compreender a doença de Crohn, mostrando que os ‘interruptores’ que modificam o ADN nas células intestinais desempenham um papel importante na doença e na forma como esta se apresenta nos pacientes.

Os pesquisadores afirmam que esses mini-intestinos poderão, no futuro, ser usados ​​para identificar o melhor tratamento para um paciente individual, permitindo tratamentos mais precisos e personalizados.

A doença de Crohn é uma forma de doença inflamatória intestinal (DII). É uma condição vitalícia caracterizada por inflamação do trato digestivo que afeta cerca de uma em cada 350 pessoas no Reino Unido, com uma em cada quatro apresentando-se antes dos 18 anos de idade. na qualidade de vida, incluindo dores de estômago, diarreia, perda de peso e fadiga, mas também pode levar a cirurgias extensas, internamentos, exposição a medicamentos tóxicos e ter um grande impacto nos pacientes e nas suas famílias.

Embora existam algumas evidências de que um indivíduo corre maior risco de desenvolver a doença se um parente de primeiro grau tiver doença de Crohn, houve apenas um sucesso limitado na identificação de fatores de risco genéticos. Como resultado, estima-se que apenas 10% da herança se deva a variações no nosso DNA.

Matthias Zilbauer, professor de gastroenterologia pediátrica da Universidade de Cambridge e dos hospitais universitários de Cambridge NHS Foundation Trust (CUH), disse: “O número de casos de doença de Crohn e DII está aumentando dramaticamente em todo o mundo, especialmente entre crianças mais novas, mas apesar de décadas de pesquisa , ninguém sabe o que causa isso. Parte do problema é que tem sido difícil modelar a doença. Tivemos que confiar principalmente em estudos em ratos, mas estes são limitados no que podem nos dizer sobre a doença nas pessoas. “

Em pesquisa publicada em Intestino, o professor Zilbauer e colegas usaram células de intestinos inflamados, doadas por 160 pacientes, principalmente pacientes e adolescentes, no CUH para cultivar mais de 300 mini-intestinos – conhecidos como organoides – no laboratório para ajudá-los a entender melhor a condição. As amostras foram doadas por pacientes com doença de Crohn e colite ulcerativa, bem como por pacientes não afetados pela DII.

“Os organoides que geramos são principalmente de crianças e adolescentes”, disse o professor Zilbauer. “Eles essencialmente nos deram pedaços de seus intestinos para ajudar em nossa pesquisa. A doença de Crohn pode ser uma doença grave com a qual temos que lidar em qualquer idade, mas sem a coragem e o apoio de nossos voluntários, não seríamos capazes de fazer tais descobertas como este.”

Organóides são culturas de células 3D que imitam funções-chave de um órgão específico, neste caso o epitélio – o revestimento do intestino. Os pesquisadores cultivaram-nas a partir de células específicas, conhecidas como células-tronco, retiradas do intestino. As células-tronco vivem para sempre no intestino, dividindo-se constantemente e permitindo a regeneração do epitélio intestinal.

Usando estes organoides, eles mostraram que os epitélios nos intestinos dos pacientes com doença de Crohn têm padrões “epigenéticos” diferentes em seu DNA em comparação com os de controles saudáveis. A epigenética é onde o nosso ADN é modificado por “interruptores” ligados ao nosso ADN que ligam e desligam os genes – ou aumentam ou diminuem a sua actividade – deixando o próprio ADN intacto, mas alterando a forma como a célula funciona.

O professor Zilbauer, pesquisador do Instituto de Células-Tronco da Universidade de Cambridge, disse: “O que vimos foi que não apenas as alterações epigenéticas eram diferentes na doença de Crohn, mas havia uma correlação entre essas alterações e a gravidade da doença. O curso da doença de cada paciente é diferente, e essas mudanças ajudam a explicar por que – nem todos os organoides tiveram as mesmas alterações epigenéticas”.

Os pesquisadores dizem que os organoides poderiam ser usados ​​para desenvolver e testar novos tratamentos, para ver quão eficazes são no revestimento do intestino na doença de Crohn. Também abre a possibilidade de adaptar tratamentos a pacientes individuais.

Robert Heuschkel, consultor gastroenterologista pediátrico da CUH e líder do serviço pediátrico de DII, disse: “No momento, não temos como saber qual tratamento funcionará melhor para um paciente. Mesmo os tratamentos que temos atualmente apenas funcionam em cerca de metade dos nossos pacientes e tornam-se menos eficazes com o tempo. É um problema enorme.

“No futuro, você poderia imaginar pegar células de um paciente específico, cultivar seu organoide, testar diferentes medicamentos no organoide e dizer: ‘OK, este é o medicamento que funciona para essa pessoa’”.

A pesquisa destacou uma via específica implicada na doença de Crohn, conhecida como complexo principal de histocompatibilidade (MHC)-I. Esta via permite que as células imunitárias reconheçam antigénios – isto é, uma toxina ou outra substância estranha que induz uma resposta imunitária no corpo e que pode incluir moléculas nos nossos alimentos ou na nossa microbiota intestinal.

A equipe mostrou que as células que formam o revestimento interno do intestino em pacientes com doença de Crohn apresentam atividade aumentada de MHC-I, o que pode levar à inflamação em partes específicas do intestino.

“Esta é a primeira vez que alguém consegue demonstrar que mudanças epigenéticas estáveis ​​podem explicar o que está errado no epitélio intestinal em pacientes com doença de Crohn”, disse o professor Zilbauer.

Descobriu-se que as modificações epigenéticas são muito estáveis, o que pode explicar por que mesmo após o tratamento, quando um paciente parece estar curado, a sua inflamação pode regressar após vários meses – os medicamentos tratam os sintomas e não a causa subjacente.

As mudanças epigenéticas são programadas em nossas células muito cedo, durante o desenvolvimento do bebê no útero. São influenciados por factores ambientais, que podem incluir a exposição a infecções ou antibióticos – ou mesmo a falta de exposição a infecções, a chamada “hipótese da higiene”, que afirma que não estamos expostos a micróbios suficientes para que o nosso sistema imunitário se desenvolva adequadamente.

Os investigadores dizem que isto pode oferecer uma possível explicação para a forma como ocorrem as alterações epigenéticas que levam à doença de Crohn.

A pesquisa foi amplamente apoiada pelo Conselho de Pesquisa Médica. Também foi apoiado através da colaboração com o Milner Therapeutics Institute, da Universidade de Cambridge.

A Cambridge Enterprise está trabalhando com o professor Zilbauer e sua equipe e recentemente registrou uma patente para esta tecnologia. Eles estão buscando parceiros comerciais para ajudar no desenvolvimento desta oportunidade.