Oque um dinossauro mesozóico desenterrado no Kansas tem em comum com João Batista e centenas de milhões de pessoas em todo o mundo têm em comum? Osteoartrite . Não deve ser confundido com suas doenças irmãs, artrite reumatóide (inflamação causada por reação auto-imune nas articulações) e osteoporose (o enfraquecimento gradual dos ossos), a osteoartrite (OA) é o afinamento gradual da cartilagem articular – o tecido conjuntivo liso e lubrificante que cobre as extremidades dos ossos em uma articulação. A cartilagem articular fornece movimento sem dor nas articulações, pelo menos quando está saudável.
Quando a cartilagem se torna danificada e fina, a ligação mói contra o osso. Em alguns pacientes, você pode realmente ouvir um ruído crepitante quando os ossos rangem uns contra os outros. Com o tempo, o atrito desgasta o osso até que as extremidades nervosas sejam expostas, e os movimentos diários – andar, sentar e até escrever – resultam em dor excruciante.
Nos últimos estágios da OA, depois que todas as outras opções de alívio da dor falharam, o último recurso é a substituição da articulação. Isso tem três problemas principais: primeiro, a substituição da articulação não reduz significativamente a dor em 10% dos pacientes. Em segundo lugar, 10% das substituições de articulações falham em 15 anos e precisam ser substituídas. E terceiro, cerca de 1% dos pacientes desenvolvem uma infecção devido à cirurgia. Embora essas porcentagens possam parecer relativamente pequenas, há mais de 1 milhão de cirurgias de substituição articular só nos EUA a cada ano . Isso significa que centenas de milhares de pessoas têm complicações associadas à substituição da articulação ou não sentem alívio da dor.
A comunidade médica trabalhou por mais de um século para desenvolver estratégias para reparar a cartilagem danificada antes que a cirurgia fosse necessária. No entanto, essas estratégias têm falhas significativas – mais notavelmente, reparos de curto prazo e longos períodos de recuperação. De acordo com um estudo recente da npj Regenerative Medicine , os pesquisadores desenvolveram uma estratégia sem essas armadilhas – um bioimplante baseado em células-tronco .
Podemos reparar a cartilagem perfurando os ossos, mas devemos?
A explicação tradicional para o dano à cartilagem articular associado à OA era “trauma mecânico” – o inevitável “desgaste” do envelhecimento e uso excessivo. No entanto, nas últimas décadas, nosso entendimento mudou; agora sabemos que OA é multifatorial na origem. O trauma mecânico desempenha um papel, mas também a genética, a nutrição, o diabetes, a imunidade, o alinhamento dos membros e até o formato das articulações . Independentemente do mecanismo subjacente, um aspecto permanece o mesmo: OA implica dano à cartilagem articular.
O corpo não é bom em reparar a cartilagem articular. Antes da década de 1950, não havia nenhuma técnica médica estabelecida que fornecesse muita ajuda. Os pacientes suportaram a dor ou foram submetidos a uma arriscada cirurgia de substituição da articulação (com resultados duvidosos). No entanto, isso mudou em 1959, quando um artigo de sete frases apareceu no Proceedings of the Congress da British Orthopaedic Association . No artigo surpreendentemente conciso, o Dr. Kenneth H. Pridie, um clínico britânico que estava tratando de pacientes com OA, observou que “ Se [as extremidades dos ossos] fossem perfuradas e os orifícios não estivessem muito separados, a [cartilagem] lisa se espalharia sobre o superfície.”
Pouco depois de publicar esse procedimento revolucionário, Pridie morreu, deixando os cientistas ponderando de onde ele teve essa ideia e quem o permitiria realizar essa operação, bem como questões mais práticas, como “qual o tamanho de uma broca?” e “quão longe está muito longe?”
Seis décadas depois, os cientistas ainda estão trabalhando para responder a essas perguntas. No entanto, os pesquisadores na década de 1980 descobriram o mecanismo básico por trás da técnica de Pridie: perfurando as extremidades do osso, as células da medula óssea podiam acessar a articulação danificada e gerar uma nova cartilagem. Atualmente, essa técnica – chamada de microfratura – é o tratamento mais comum para a regeneração da cartilagem articular. É um procedimento rápido (normalmente dura entre 30 a 90 minutos), minimamente invasivo e o tempo de recuperação é relativamente curto (quatro a sete meses).
Mas há uma desvantagem: essa nova cartilagem é biomecanicamente inferior à cartilagem articular original. Como resultado, ele pode se desgastar após alguns anos e o procedimento precisa ser repetido, o que aumenta a probabilidade de uma complicação (como infecção). Denis Evseenko – professor de cirurgia ortopédica, pesquisa de células-tronco e medicina regenerativa na Keck School of Medicine da USC – queria que seu bioimplante criasse uma forte cartilagem articular que poderia durar décadas. Para fazer isso, ele teve que encontrar uma maneira de aproveitar o poder da célula solitária que pode criar a cartilagem articular.
Apenas uma célula conhece a receita da cartilagem articular
A cartilagem é um dos tecidos conjuntivos mais simples do corpo. Ou, pelo menos, é simples em termos de ingredientes: água e um punhado de proteínas diferentes (várias das quais você provavelmente tem em sua despensa). Mas há apenas um chef que pode preparar a cartilagem articular da maneira certa: os condrócitos.
Os condrócitos vivem uma vida de solidão . Embutida na cartilagem, cada célula governa seu próprio microambiente, onde sozinha é responsável pela manutenção da cartilagem daquela região. Ainda estamos aprendendo sobre essas células, mas sabemos que, quando elas não podem mais cumprir seu papel, raramente há uma substituição. Enquanto alguns cientistas estavam trabalhando para entender como as células da medula óssea poderiam ser usadas para regenerar a cartilagem, outros cientistas estavam estudando como aproveitar os condrócitos para o mesmo propósito.
Uma nova técnica surgiu na década de 1980: um cirurgião remove um pequeno segmento de osso de um paciente, extrai alguns condrócitos e os replica em uma placa de Petri. Após a geração de um número suficiente de condrócitos, o cirurgião os implanta de volta no paciente. A cartilagem resultante desse procedimento é tão resistente quanto a original. No entanto, essa técnica não conseguiu ganhar muito impulso porque requer várias cirurgias e pode levar até dois anos para que os condrócitos implantados reparem a cartilagem.
Um dos motivos do longo tempo de recuperação é o uso de condrócitos “antigos”. À medida que a pessoa envelhece, os condrócitos diminuem a produção de cartilagem. Quando um velho condrócito se replica, ele cria outro condrócito que age como um velho condrócito (a produção de cartilagem é lenta). Os pesquisadores há muito suspeitavam que os condrócitos criados a partir de células-tronco agiriam como um jovem condrócito (com produção rápida de cartilagem), mas ninguém sabia como criar condrócitos derivados de células-tronco até 2010.
Se o corpo deseja que as células-tronco criem condrócitos, ele envia sinais cuidadosamente cronometrados para a célula-tronco. Dê o sinal errado na hora errada e você poderá ter um tipo de célula totalmente diferente. Determinar os sinais corretos e o tempo correto é um problema difícil de resolver. Mas em 2010, um grupo de pesquisadores da Universidade de Manchester fez exatamente isso: eles criaram condrócitos a partir de células-tronco.
Munido desse novo conhecimento, Evseenko e seu grupo de pesquisadores se propuseram a projetar um bioimplante terapêutico que capte o melhor das duas estratégias atuais de regeneração da cartilagem: um procedimento minimamente invasivo rápido com um curto tempo de recuperação que produz uma forte cartilagem articular. Uma ordem difícil, mas equipada com condrócitos derivados de células-tronco, eles tiveram sucesso em 2018 .
Seu bioimplante era composto de uma matriz semelhante à cartilagem, incorporada com condrócitos derivados de células-tronco. Quatro semanas depois de serem aplicados a uma articulação do joelho de camundongo, os condrócitos substituíram seu ambiente semelhante a cartilagem por uma forte cartilagem articular. Esses resultados foram promissores, mas as articulações de pequenos animais são estruturalmente diferentes de animais grandes, incluindo humanos. Mais notavelmente, pequenos animais têm cartilagem articular muito fina. Portanto, antes de passarem para os testes clínicos em humanos, os pesquisadores precisavam aumentar para algo maior do que um camundongo: o minipig de Yucatan.
Um “miniporco” pode não soar como um grande exemplo de animal grande, tendo apenas cerca de 16 polegadas de altura e 36 polegadas de comprimento. No entanto, eles pesam aproximadamente 160 libras. Para amortecer todo esse peso em suas pequenas articulações, sua cartilagem articular é muito espessa, semelhante à dos humanos.
Para imitar o dano da cartilagem articular associado à OA, os pesquisadores cortaram segmentos de cartilagem articular na articulação do joelho. Eles aplicaram seu bioimplante na área. Os porcos se recuperaram por seis meses e, quando os pesquisadores examinaram as articulações novamente, ficou imediatamente claro que a cartilagem articular se regenerou nos porcos tratados com o implante. Mais importante ainda, a cartilagem era espessa e absorvente de choque, muito superior à cartilagem produzida pela técnica de microfratura.
O trabalho agora avançará em humanos com o apoio de uma doação de US $ 6 milhões do California Institute of Regenerative Medicine.
Informações de Big Think
