Esqueça o transplante de coração de porco – O inventor do ‘coração fantasma’ explica por que você deve usar uma estrutura de porco preenchida com células-tronco

O inventor do 'coração fantasma' explica a vantagem de usar uma estrutura de porco preenchida com células-tronco em vez do transplante de coração de porco

Doris Taylor é uma cientista que trabalha em medicina regenerativa e engenharia de tecidos. Seu trabalho tem se concentrado na criação de corações humanos funcionais personalizados em laboratório, o que poderia eliminar a necessidade de doadores. Taylor chamou esses corações de “corações fantasmas”.

Em março, Taylor falou na Conferência Imagine Solutions 2023 em Naples, Flórida, sobre o coração fantasma e sua jornada para criá-lo. Abaixo estão respostas editadas para perguntas do The Conversation. Taylor também é destaque no podcast Remarkable People de Guy Kawasaki.

Quais são os maiores desafios enfrentados pelas doações de órgãos hoje?

Atualmente, os pacientes que precisam de um transplante de coração precisam entrar em uma lista de espera, e os corações ficam disponíveis quando outra pessoa morre. Como não há corações suficientes para todos, apenas os mais gravemente doentes são incluídos na lista de espera. Os Estados Unidos realizam cerca de 11 transplantes de coração por dia, e em um determinado dia, há mais de 3.000 pessoas esperando por um coração.

Mesmo quando os órgãos são transplantados com sucesso, não é um final de conto de fadas de Hollywood. Uma pessoa que recebe um transplante de órgão essencialmente troca uma doença por outras complicações e doenças médicas. Os medicamentos tóxicos necessários para evitar a rejeição podem causar pressão alta, diabetes, câncer e insuficiência renal. Esses são problemas médicos graves que também afetam as pessoas emocional, financeira e fisicamente.

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Aproximadamente 18% das pessoas morrem no primeiro ano após um transplante.

O que é o chamado “coração fantasma”? Como ele funciona?

O coração fantasma é um coração cujas células foram removidas. Tudo o que resta é a estrutura do coração, ou esqueleto. Ele é chamado de coração fantasma porque a remoção das células faz com que o coração fique branco em vez de vermelho. Um coração humano não funcionaria como uma estrutura porque há poucos disponíveis para trabalhar.

Então eu e minha equipe optamos pelo próximo melhor caminho: um coração de porco. Os corações de porco são semelhantes aos corações humanos em termos de tamanho e estrutura. Ambos têm quatro câmaras – duas átrios e dois ventrículos – responsáveis ​​por bombear o sangue. E estruturas dos corações de porco, como válvulas, têm sido usadas em humanos com segurança.

Para remover as células, o coração de porco é lavado suavemente através de seus vasos sanguíneos com um detergente suave para remover as células. Esse processo é chamado de descelularização por perfusão. O coração livre de células pode então ser semeado com novas células – neste caso, as células do paciente – formando assim um coração personalizado.

Qual é o papel das células-tronco na criação de um coração?

Se você alinhasse as células necessárias para um coração humano de tamanho médio de 350 gramas, elas se estenderiam por 41.000 milhas. Empilhadas umas sobre as outras, elas seriam equivalentes a 2 bilhões de linhas de células, ou o suficiente para preencher sete telas de cinema. Mas as células do coração não se dividem. Se o fizessem, os corações provavelmente poderiam se reparar.

As células-tronco, por outro lado, se dividem. Elas também podem se transformar em células especializadas – neste caso, células do coração. O laureado com o Prêmio Nobel, Dr. Shinya Yamanaka, descobriu um método para transformar células-tronco em células sanguíneas ou de pele de um adulto. Minha equipe e eu usamos esse método para obter células-tronco e depois as cultivamos em bilhões. Em seguida, usamos produtos químicos para “diferenciá-las” em células do coração. Usamos esse método para obter bilhões e bilhões de células do coração.

A primeira vez que vi células do coração batendo em uma placa foi transformadora. Mas, embora as células estejam vivas e batam, elas não são um coração. Para ser um coração, essas células precisam ser colocadas em uma forma que permita que elas se tornem um órgão unificado, amadureçam e possam bombear sangue. Em um corpo humano, isso acontece durante o desenvolvimento; tivemos que reproduzir essa capacidade no laboratório.

Em 2022, um coração de porco que havia sido geneticamente modificado para reduzir a rejeição e melhorar a aceitação foi transplantado para um humano. Por que é melhor construir um coração do zero usando uma estrutura de porco?

Deixe-me ser claro: qualquer coração é melhor do que nenhum coração. E a xenotransplantação – o processo pelo qual órgãos de animais não humanos são transplantados para humanos – abriu portas para todos os cientistas nessa área.

O paciente recebeu um coração de porco que havia sido editado geneticamente. Genes humanos foram adicionados e alguns genes de porco foram removidos, mas o coração ainda consistia essencialmente em células de porco dentro de uma estrutura de porco. Como resultado, a pessoa teve que tomar medicamentos anti-rejeição que suprimiam o sistema imunológico. E, sem o conhecimento dos médicos, o coração estava carregando um vírus de porco que acabou matando o paciente dois meses após o transplante.

Acredito que esses tipos de problemas são evitados com o coração fantasma. Minha equipe remove as células do porco da estrutura, deixando apenas a estrutura de proteínas e os canais de vasos sanguíneos. As proteínas são tão semelhantes às proteínas de estrutura humana que não parecem causar rejeição.

Quais são os maiores desafios enfrentados pelo projeto do coração fantasma?

Minha equipe e eu encontramos dois obstáculos principais. O primeiro é o tempo e o custo necessários para cultivar as células.

O segundo é permitir que o coração amadureça assim que as células forem inseridas nele – tudo isso mantendo a esterilidade na ausência de antibióticos. Meu laboratório e nossos parceiros tiveram que basicamente recriar o coração fora do corpo e construir o equivalente a um corpo humano artificial que fornece alimento, controle de temperatura, oxigênio e outros nutrientes, além de pressão sanguínea e fluxo sanguíneo artificial – chamamos de biocreche – onde colocamos o coração. Temos que treinar as células imaturas do coração para trabalharem juntas, ao mesmo tempo em que as estimulamos a crescerem o suficiente para bombear sangue; descobrir como alimentá-las e fornecer oxigênio sem pulmões; e mantê-las estéreis sem um sistema imunológico. É um empreendimento enorme.

Eu o comparo a uma sinfonia na qual cada seção deve entrar no momento certo para criar uma música bonita e complexa – mas se uma peça não estiver pronta, tudo desmorona. Meu trabalho é ser o maestro.

Onde você vê o futuro das doações de órgãos em 30 anos?

Atualmente, a doação de órgãos está ficando para trás em relação à demanda. Os cientistas estão buscando mudar isso aumentando o número de doadores, tornando mais órgãos disponíveis ao rejuvenescer aqueles que não podem ser usados e ao construir novas tecnologias – como eu e minha equipe estamos fazendo com o coração fantasma. Mas é mais do que oferta e demanda. O acesso não é igual. Na verdade, o transplante de órgãos é uma grande questão de desigualdade na saúde. Atualmente, o sistema de transplante de órgãos falha em relação às pessoas de cor. Por exemplo, os afro-americanos têm uma taxa mais alta de insuficiência cardíaca, mas são menos propensos a receber corações.

À medida que a ciência evolui, os cientistas têm a oportunidade de tornar os órgãos acessíveis e fornecer órgãos que não exijam medicamentos tóxicos caros. Aguardo ansiosamente por esse dia e trabalho diariamente para ajudar a criá-lo.

A maioria das pessoas sabe com meses ou anos de antecedência que precisa de um transplante. Em geral, a espera atual por um coração é de cerca de um ano para os americanos brancos, mas mais longa para os afro-americanos, enquanto os dados para latinos e asiáticos são menos claros. Para outros órgãos, a espera pode ser de três a cinco anos. Não apenas é um longo tempo – é um tempo desigual que precisa mudar.

Construir um coração é um esforço de 24 horas por dia, 365 dias por ano. Eu e uma equipe dedicada, juntamente com apoiadores, temos a oportunidade de construir corações mais cedo e transformar os transplantes cardíacos de procedimentos de emergência em cirurgias planejadas de hospital – e fazer isso de forma equitativa.

Doris Taylor é palestrante de Medicina Regenerativa na Universidade de New Hampshire.

Este artigo é republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.