Uma pequena estrutura, do tamanho de uma semente de sésamo, está numa placa de laboratório. Se olhar bem, pode vê-la a mexer-se. Contrai-se ritmicamente, com movimentos fortes o suficiente para serem vistos sem microscópio. Isto não é uma cena de um filme de ficção científica. É um coração humano em miniatura e pode mudar o futuro da medicina.
Cientistas da Michigan State University criaram com sucesso estes organoides cardíacos tridimensionais. A iniciativa de investigação, que começou a refinar os seus métodos em 2020, é dirigida por Aitor Aguirre, professor associado de engenharia biomédica. Para construir estas estruturas, o grupo de investigação utiliza células estaminais humanas doadas. Estas células fundamentais podem transformar-se nos vários tipos de células necessários para construir tecido cardíaco. Os organoides resultantes são muito sofisticados. Organizam-se em configurações semelhantes a câmaras e até desenvolvem redes vasculares integradas.
"Quando olha para um dos nossos organoides cardíacos, está a olhar para um coração humano em miniatura", disse Aguirre. Tem câmaras, músculo e sinais elétricos que se movem como nos humanos.
Este desenvolvimento é importante porque as doenças cardiovasculares são a principal causa de morte nos Estados Unidos. Historicamente, os investigadores usaram modelos de roedores para estudar estas doenças. No entanto, os corações de ratos são diferentes dos corações humanos. Estas diferenças limitaram o progresso médico.
As limitações dos testes em animais são óbvias quando se olha para a fibrilhação atrial. Esta condição afeta cerca de 60 milhões de pessoas em todo o mundo. Como os modelos animais não replicam o sistema elétrico humano, a indústria farmacêutica não introduziu um novo medicamento para a fibrilhação atrial em mais de trinta anos.
A equipa da Michigan State University percebeu que os seus mini corações poderiam ajudar. Para tornar os organoides biologicamente precisos, adicionaram células imunitárias chamadas macrófagos. Estas células ajudam a regular os ritmos cardíacos e o desenvolvimento dos órgãos.
Quando as células imunitárias foram integradas, os investigadores expuseram os organoides a condições inflamatórias. Quando adicionaram moléculas inflamatórias, as células cardíacas começaram a apresentar contrações irregulares, semelhantes às vistas na fibrilhação atrial humana.
"Quando adicionámos moléculas inflamatórias, as células cardíacas começaram a bater irregularmente", observou O'Hern. Depois, introduzimos um medicamento anti-inflamatório, e o ritmo normalizou-se parcialmente. Foi incrível ver isso acontecer.
Estes resultados mostram que os cientistas podem agora testar medicamentos diretamente em tecido humano. Para monitorizar estes testes, os engenheiros criaram um sensor especializado sem contacto. Este dispositivo regista as flutuações de pressão criadas sempre que um organoide bate. Isto permite aos investigadores acompanhar os padrões de contração sem tocar nas células.