No Centro de Inovação Coração e Pulmão (HLI) do St. Paul’s Hospital, o Dr. Zachary Laksman e sua equipe imprimiram tecido cardíaco vivo bioimpresso usando uma impressora 3D personalizada. Estas amostras cardíacas projetadas podem ser usadas para testar medicamentos e tratamentos antes dos ensaios clínicos – fornecendo uma alternativa mais rápida, barata e precisa aos testes iniciais em animais ou em humanos.
O projeto, desenvolvido ao longo de três anos pelo Dr. Laksman, pela candidata a doutorado Hattie Luo e pelo estudante de engenharia Ardin Sacayanan, representa uma fusão de biologia e engenharia. Ao reprogramar os pacientes células sanguíneas em células-tronco e diferenciando-os em células cardíacas, a equipe pode agora imprimir tecidos com uma precisão sem precedentes. “Tivemos a visão de usar uma impressora 3D para imprimir tecido cardíaco”, disse o Dr.
As bioimpressoras comerciais mostraram-se rígidas demais para as necessidades do laboratório, então Sacayanan construiu um sistema personalizado, enquanto Luo otimizou a qualidade e a diferenciação das células. A equipe também projetou biotintas específicas para o coração – misturas carregadas de células que protegem células vivas durante a impressão. Apoiado pela Genome Canada e Genome BC, o grupo está colaborando com Axolote Biociências para criar biotintas cardíacas de próxima geração para uso world.
Cada tecido impresso, com apenas alguns centímetros de tamanho, pode ser usado para “triagem de alto rendimento”, testando vários medicamentos ao mesmo tempo. Como os tecidos são geneticamente idênticos aos do doador, esta abordagem permite a medicina personalizada e oferece uma alternativa poderosa aos testes em animais. “Podemos substituir os ensaios clínicos em estágio inicial para trazer medicamentos mais seguros e eficazes ao mercado com mais rapidez”, disse o Dr. Laksman.
Luo está agora desenvolvendo modelos para cardiomiopatia periparto, enquanto o laboratório continua refinando a complexidade dos tecidos para imitar a diversidade celular do coração. “Estamos aumentando a complexidade dos tecidos que imprimimos”, acrescentou Laksman, com o objetivo de eventualmente imprimir remendos de coração ou até órgãos completos.
Os principais desafios permanecem: imprimir órgãos inteiros requer vasos sanguíneos funcionais e precisão microscópica. Adjacente ao laboratório de Laksman, o Dr. Yuan Yao estuda a biofabricação vascular para permitir a “impressão de tecidos cardíacos vascularizados”. As impressoras atuais não têm resolução para replicar os capilares mais finos, mas o progresso é constante.
“A ideia de imprimir tecido em 3D é uma das áreas mais interessantes da medicina regenerativa no mundo atualmente”, disse o Dr. Laksman. Além do coração, o cientista da HLI, Dr. Emmanuel Osei, já criou um modelo de pulmão bioimpressosublinhando o vasto potencial desta tecnologia para transformar a medicina regenerativa e os cuidados de saúde personalizados.