No Centro de Inovação Coração-Pulmão (HLI) do Hospital St. Paul, o Dr. Zachary Laksman e sua equipe bioimprimiram tecido cardíaco vivo usando uma impressora 3D personalizada. Essas amostras de coração modificadas podem ser usadas para testar medicamentos e tratamentos antes de ensaios clínicos – proporcionando uma alternativa mais rápida, barata e precisa aos testes em animais ou em humanos.
O projeto, desenvolvido ao longo de três anos pelo Dr. Laksman, pela doutoranda Hattie Luo e pelo estudante de engenharia Ardin Sacayanan, representa uma fusão de biologia e engenharia. Ao reprogramar células sanguíneas de pacientes em células-tronco e diferenciá-las em células cardíacas, a equipe agora consegue imprimir tecido com precisão sem precedentes. “Tínhamos a visão de usar uma impressora 3D para imprimir tecido cardíaco”, disse o Dr. Laksman.
As bioimpressoras comerciais se mostraram rígidas demais para as necessidades do laboratório, então Sacayanan construiu um sistema personalizado, enquanto Luo otimizou a qualidade e a diferenciação celular. A equipe também projetou biotintas específicas para o coração – misturas ricas em células que protegem as células vivas durante a impressão. Com o apoio da Genome Canada e da Genome BC, o grupo está colaborando com a Axolotl Bioscience para criar biotintas cardíacas de última geração para uso global.
Cada tecido impresso, com apenas alguns centímetros de tamanho, pode ser usado para “triagem de alto rendimento“, testando vários medicamentos simultaneamente. Como os tecidos são geneticamente idênticos aos do doador, essa abordagem permite a medicina personalizada e oferece uma alternativa poderosa aos testes em animais. “Podemos substituir os ensaios clínicos em estágio inicial para levar medicamentos mais seguros e eficazes ao mercado mais rapidamente”, disse o Dr. Laksman.
Luo está 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 fragmentos cardíacos ou até mesmo órgãos inteiros.
Os principais desafios permanecem: a impressão de 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 suficiente para replicar os capilares mais finos, mas o progresso é constante.
“A ideia de impressão 3D de tecidos é uma das áreas mais promissoras da medicina regenerativa no mundo atualmente”, disse o Dr. Laksman. Além do coração, o cientista do HLI, Dr. Emmanuel Osei, já criou um modelo de pulmão bioimpresso, destacando o vasto potencial dessa tecnologia para transformar a medicina regenerativa e a saúde personalizada. Para saber mais sobre o HLI, acesse o site.
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