Biotecnologia 2019-engenharia de tecidos

TRABALHO ACADÊMICO- ENGENHARIA DE TECIDOS

1. ENGENHARIA DE TECIDO S




SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3
2. DESENVOLVIMENTO ............................................................................................... 4
2.1. Engenharia de tecidos ............................................................................................. 4
2.2. Novidades e inovação ............................................................................................. 5
2.3. Controvérsias ............................................................................................................. 8
3. CONCLUSÃO ............................................................................................................. 9
REFERÊNCIA....................................................................................................... 9

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1. INTRODUÇÃO

A engenharia tecidual é um campo de estudo que abrange diversas áreas
do conhecimento, e em maior intensidade as áreas médica, biológica e da
engenharia. A utilização de células tronco na bioengenharia tem sido muito
investigada e está se revelando como uma linha promissora também em
engenharia tecidual, embora apresente algumas controversas e discussões.
A bioengenharia compila conhecimentos de grandes áreas da ciência, como
a biologia e a engenharia, que são aplicados atualmente na medicina reparadora.
Recentes avanços na área da engenharia tecidual possibilitaram o
desenvolvimento e aperfeiçoamento de novos biomateriais. Estes devem estimular
a adesão, diferenciação e proliferação celular, e ainda promover a produção de
moléculas específicas do tecido-alvo.
As células usadas na terapia podem ser mesenquimais de medula óssea,
células adultas específicas do próprio paciente e também as células-tronco
embrionárias, as quais têm capacidade de se diferenciar em múltiplas linhagens in
vitro. As células-tronco têm sido empregadas em diversas áreas da saúde. Os
avanços das pesquisas com células-tronco e a bioengenharia tecidual abrem
oportunidades para desenvolver novas terapias, como a terapia gênica e os
estudos relacionados com a angiogênese.
Depois das células-tronco embrionárias, o tratamento biológico mais
questionado é a terapia gênica. Para corrigir defeitos genéticos, é preciso inserir
genes na célula que, na maioria das vezes, são introduzidos por meio de vírus. A
grande importância dessa área é devida às modificações demográficas e sociais.
O aumento progressivo da idade média das populações humanas, e em particular
das populações urbanas, gera a necessidade de garantir cada vez mais a qualidade
da vida, compatível com um custo e uma carga social aceitáveis.
Por outro lado, as populações jovens, vivendo em aglomerações de alta
densidade, estão mais expostas a lesões traumáticas. Ambas as situações exigem
terapias que possam preservar, melhorar e restaurar as funções teciduais. A
utilização de células-tronco tem sido farol aos olhos de cientistas que trabalham
com a engenharia de tecidos.

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2. DESENVOLVIMENTO

2.1. Engenharia de tecidos

A engenharia tecidual é um campo de estudo que abrange diversas áreas do
conhecimento, e em maior intensidade as áreas médica, biológica e da engenharia. A
utilização de células tronco na bioengenharia tem sido muito investigada e está se
revelando como uma linha promissora também em engenharia tecidual, embora
apresente algumas controversas e discussões.
O uso de vetores na bioengenharia tecidual melhora as perspectivas
terapêuticas desta nova abordagem de terapia gênica, entrega de proteína, ou
engenharia de tecidos. O uso de entrega de proteínas pode ser uma alternativa
favorável, pois existe a possibilidade de recuperação no caso de uma reação adversa
inesperada ou quando a expressão da proteína de interesse não for mais necessária.
A integração de terapia gênica, engenharia tecidual e biomateriais apresentam o
potencial para criar ambientes sintéticos que forneçam os sinais necessários para
promover a formação dos tecidos funcionais. Os biomateriais proporcionam um
suporte físico para a adesão celular e um modelo para formação de tecidos.
A escassez mundial de doadores para transplante de tecidos ou órgãos se
torna um problema de grandes proporções tanto para a saúde pública quanto de
ordem socioeconômica. Esses transplantes são necessários para corrigir a perda total
ou parcial da função de um órgão ou tecido, independente da sua causa, doenças,
traumas ou malformação congênita. Algumas vezes a doação não é possível, ou
novas sequelas podem ser provocadas no local doador. Quando a necessidade é de
um órgão completo, é indispensável o doador, que na imensa maioria só doa após a
constatação do óbito. Como sempre, associada à necessidade, há a motivação
econômica que empurra os países desenvolvidos a investirem fortemente em terapias
mitigadoras e no desenvolvimento de substitutos biológicos sem a necessidade de
doadores de tecidos e órgãos.
Assim, diante da complexidade e desafios aparece a engenharia tecidual como
a convergência de diversas áreas do conhecimento humano focada na aplicação
clínica. Torna-se imprescindível a união da biologia, engenharias, ciências dos
materiais e várias especialidades biológicas, médicas ou não, para dar respostas que

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só serão satisfatórias a longo termo. Esse novo e excitante campo das ciências
aparece como um caminho para entender, mimetizar e aumentar a capacidade
regenerativa dos tecidos e órgãos humanos, promovendo a cura de tecidos ou a
substituição de órgão sintéticos, que são utilizados como paliativos e responsáveis
por aumentar a sobrevida do paciente até que seja encontrado um doador compatível.
Mesmo sendo fascinante a possibilidade de utilizar células-tronco do próprio
paciente para terapias de reparo ou construção tecidual, por questão de logística,
centros de pesquisa têm considerado a construção de bancos de células para
armazenagem em diversidade de polimorfismo de HLA.

2.2. Novidades e inovação

Apesar de todas essas iniciativas em pesquisa, desenvolvimento e inovação, a
utilização de implantes organometálicos consome hoje grande parte dos recursos nas
terapias reparadoras, apresentando ainda uma série de deficiências na integração e
funcionalidade. A outra opção é o transplante de órgãos que apresenta as dificuldades
brevemente descritas. A solução com maior potencial custo e benefício, a terapia
utilizando a engenharia tecidual que devolveria a funcionalidade integral na reparação
com custos acessíveis, evitando os caminhos nebulosos da ética, pela possibilidade
da utilização de células autólogas do paciente para crescimento de novo tecido ou
órgão sobre uma base sintética.
A célula tronco é um tipo especial de célula que possui a capacidade de se
diferenciar em células de vários tecidos e regenerá-los, assim, ao se multiplicarem
mantêm a quantidade de células indiferenciadas constantes. A integração de terapia
gênica, engenharia tecidual e biomateriais apresentam o potencial para criar
ambientes sintéticos que forneçam os sinais necessários para promover a formação
dos tecidos funcionais. As terapias celulares e a bioengenharia atuam no contexto da
medicina regenerativa, procurando controlar e ampliar a capacidade natural da
regeneração de tecidos. A regeneração mantém naturalmente a homeostasia tecidual,
substituindo continuamente as células inutilizadas. Os elementos celulares são o
ingrediente fundamental para as terapias celulares e a bioengenharia.
Uma descrição resumida do procedimento de reconstrução óssea, a partir de
células-tronco mesenquimais, provenientes de um determinado volume dessas

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células, como sendo: o isolamento das células em cultura; a posterior expansão das
mesmas. Entretanto, por se tratar de reconstrução tecidual extremamente complexa,
uma vez ser o tecido ósseo estrutura tridimensional com componentes internos, e
apresentar taxa de renovação tecidual marcadamente inferior à pele ou sangue, pode-
se presumir que esse remodelamento corresponda a uma etapa de longa duração.
Atualmente estratégias empregadas na engenharia tecidual podem ser
categorizadas em três classes maiores: condutoras, indutoras e transplante celular.
Essas estratégias utilizam tipicamente os mesmos materiais, entretanto com
diferentes finalidades. A condução utiliza os biomateriais de uma maneira passiva,
para facilitar o crescimento ou a capacidade regenerativa dos tecidos existentes.
Os principais objetivos dos tecidos repostos e reconstruídos são aliviar a dor,
restaurar mecanicamente a estabilidade e a função. As estratégias atuais usadas para
o tratamento de perda de tecidos utilizam enxertos autógenos, alógenos e materiais
sintéticos. Embora esses tratamentos tenham sucesso, cada um possui suas
limitações. A engenharia tecidual depende de três fatores importantes, fonte
celular, scaffolds, ou seja, o material que irar atuar como um arcabouço para as
células, além dos fatores de indução para o crescimento celular. A bioengenharia
tecidual fornece meios alternativos que possibilitam o desenvolvimento e
aperfeiçoamento de biomateriais para incrementar a terapia gênica, visando também
às construções moleculares necessárias para a expressão de proteínas em
bioprocessos industriais, ou produção de vetores.
A reparação de tecidos ósseos, por exemplo, de tumores mandibulares, perdas
ósseas cranianas, devolvendo a estética e funcionalidade para o paciente é um papel
a ser cumprido pela biofabricação, além de uma remota, mas esperada possibilidade
de reproduzir de maneira viável e ética órgãos complexos como coração, rins e
pulmão. Células-tronco embrionárias derivadas do blastocisto embrionário são
providas de capacidade fundamental de diferenciação em todos os outros tipos de
células do organismo. Isto tem sido recentemente confirmado, na prática, pela
geração de células progenitoras de orelha interna de células-tronco embrionárias de
ratos in vitro. Recentes avanços na produção de células tronco derivadas de
hepatócitos representam uma grande promessa para o tratamento de doenças do
fígado. O próximo passo essencial será definir a segurança e eficácia que precisam
ser alcançadas antes da aplicação clínica das terapias com células tronco hepáticas.

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Outras possibilidades estão na criação de tecidos ou órgãos vivos para
aplicações além das clínicas. Como exemplo, para o desenvolvimento e teste de
novas drogas e terapias, há a computação biológica de alto desempenho, além de
sensores vivos para agentes químicos e biológicos. Muitas outras podem surgir, e a
evolução dessas pesquisas tem ressaltado a necessidade da evolução e
reestruturação de mecanismos legais e regulamentações para a área.

2.3. Controvérsias

Atualmente, ainda existe muita polêmica quanto às questões éticas, políticas e
sociais em relação à utilização das células-tronco para aplicações terapêuticas.
Apesar disso, muitas pesquisas já foram realizadas com muitos tipos de células-tronco
existentes, como abordado. Entretanto, são necessários maiores estudos em nível
molecular para entender precisamente os fatores que influenciam a diferenciação das
células-tronco.
Acredita-se que dentro de alguns anos, com apoio da bioengenharia que visa
produzir estruturas capazes de substituírem tecidos ou órgãos que perderam a sua
estrutura e função, as técnicas existentes possam ser aperfeiçoadas e serem
aplicadas como qualidade de recuperação tecidual em pacientes. A integração de
terapia gênica, engenharia tecidual e biomateriais apresentam o potencial para criar
ambientes sintéticos que forneçam os sinais necessários para promover a formação
dos tecidos funcionais. Esses achados de transdiferenciação mostraram a alta
possibilidade da influência do nicho, levando a plasticidade de células tronco adultas.
O entusiasmo gerado por esses achados da plascidade de células tronco tem sido
contrariado por dezenas de controversas e ceticismo em vários centros de pesquisas
Outra controversa é a pesquisa com células tronco embrionárias, já que se
torna mais polêmica devido a discussão da clonagem reprodutiva. Devido ao
envolvimento da transferência do núcleo de uma célula adulta do paciente para um
oócito doador enucleado com o propósito de gerar um embrião. Esse cresce até o
estádio de blastocisto, fase em que as células tronco podem ser obtidas e
diferenciadas em tecidos adultos. Avanços significativos têm sido feito no uso dos
arcabouços, os quais promovem a entrega de células, genes e proteínas para lesões.

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3. CONCLUSÃO

A utilização de células tronco na engenharia tecidual, possui diversas
dificuldades, uma das maiores é em relação à ética, já que envolve fatores culturais e
ou religiosos, além da fonte celular e o tipo da fonte, por exemplo, a utilização de célula
tronco embrionárias.
O estudo do comportamento das células, deve propiciar um melhor
entendimento do controle da diferenciação celular, de modo a obter as características
dos tecidos que tais células irão regenerar. O desenvolvimento de novos biomateriais
com características que propiciem sua utilização como substrato para crescimento e
condução celular a áreas a serem recompostas. É esperado que o aumento da
interação entre os campos da engenharia, biologia e ciências médicas, vinculado ao
estudo de células tronco, venha direcionar as mudanças na área de engenharia
tecidual.
Hoje em dia, sabe-se que as células-tronco adultas estão presentes nos vasos
sanguíneos, no pâncreas, no fígado, no cérebro, na polpa dentária, entre outros
tecidos, mas são as células da medula óssea as mais estudadas no contexto de
muitas doenças, especialmente as cardiovasculares.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARRUDA, A. C. F.; CARDOSO, G. B. C. O papel das células tronco na engenharia
tecidual. Revista Ciências e Cognição. V.14, n.3, Rio de Janeiro, nov. 2009.

MOTA, R. Terapias com células-tronco e engenharia de órgãos e tecidos. Mestre
e Bacharel em Biotecnologia. Disponível em: http://profissaobiotec.com.br/terapias-
com-celulas-tronco-e-engenharia-de-orgaos-e-tecidos/. Acesso em: 30 set. 2019.

SILVA, J. V. L.; DUAILIBI, S. E. A. biofabricação de tecidos e órgãos. Revista
Eletrônica de Jornalismo Científico . Disponível em:
http://www.comciencia.br/comciencia/handler.php?section=8&edicao=39&id=468.
Acesso em: 30 set. 2019.

Engenharia de tecidos cardíacos: atual estado da arte a respeito de materiais,
células e formação tecidual. Einstein-São Paulo. vol.16, no.3. São Paulo,
2018. Epub. 21-Set-2018.

COSTA, M. M.; QUEIROZ, P. R. M. Bioengenharia de tecido epitelial e
cartilaginoso. Disponível em: file:///C:/Users/User/Documents/2416-12940-1-PB.pdf.
Acesso em: 30 set. 2019.