‘Corações fantasmas’ desenvolvidos em laboratório combinam um coração de porco limpo com células-tronco do próprio paciente

A doença cardíaca é a principal causa de morte em todo o mundo. A Organização Mundial da Saúde estima que 17,9 milhões de pessoas perdem a vida a cada ano, representando 32% das mortes globais.

Doris Taylor é uma cientista que trabalha com medicina regenerativa e engenharia de tecidos. Seu trabalho se concentrou na criação de corações humanos funcionais personalizados em um laboratório que poderia descartar a necessidade de doadores. Taylor apelidou esses corações de “corações fantasmas”.

Em março, Taylor falou na Imagine Solutions Conference de 2023 em Naples, Flórida, sobre o coração fantasma e sua jornada para criá-lo. Abaixo estão as respostas editadas às 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 muito doentes são colocados na lista de espera. Os EUA transplantam cerca de 11 corações 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. Drogas tóxicas necessárias para prevenir a rejeição podem causar hipertensão, diabetes, câncer e insuficiência renal. Estes são problemas médicos sérios que também afetam as pessoas emocionalmente, financeiramente e fisicamente.

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

O que é o chamado ‘coração fantasma’? Como funciona?

O coração fantasma é um coração cujas células foram removidas. Tudo o que resta é a estrutura do coração, ou andaime. É chamado de coração fantasma porque a remoção das células faz com que o coração mude de vermelho para branco. Um coração humano não funcionaria como um andaime porque poucos estão disponíveis para trabalhar.

Então, minha equipe e eu escolhemos a próxima melhor coisa: um coração de porco. Os corações de porco são semelhantes aos corações humanos em termos de tamanho e estrutura. Ambos têm quatro câmaras — dois átrios e dois ventrículos — responsáveis ​​pelo bombeamento do sangue. E estruturas de corações de porco, como válvulas, foram usadas em humanos com segurança.

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

Que papel as células-tronco desempenham 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. Empilhados uns sobre os outros, eles somariam 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. Eles também podem se transformar em células especializadas – neste caso, células cardíacas. O ganhador do Prêmio Nobel, Dr. Shinya Yamanaka, descobriu um método para produzir células-tronco a partir do sangue ou células da pele de um adulto. Minha equipe e eu empregamos esse método para obter células-tronco e, em seguida, aumentamos essas células em bilhões. Depois disso, a equipe usou produtos químicos para “diferenciar” as células do coração. Empregamos esse método para obter bilhões e bilhões de células cardíacas.

A primeira vez que vi células cardíacas batendo em um prato foi uma mudança de vida. Mas enquanto as células estão vivas e batendo, elas não são um coração. Para ser um coração, essas células precisam ser colocadas em uma forma que as permita se tornar um órgão unificado, amadurecer e ser capaz de bombear sangue. No corpo humano, isso acontece durante o desenvolvimento; tivemos que reproduzir essa capacidade no laboratório.

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

Deixe-me ser claro: qualquer coração é melhor do que nenhum coração. E o xenotransplante — o processo pelo qual órgãos de animais não humanos são transplantados para humanos — abriu portas para todos os cientistas nesse campo.

O paciente recebeu um coração de porco que foi geneticamente editado. Genes humanos foram adicionados e alguns genes de porco foram removidos, mas o coração ainda compreendia essencialmente células de porco dentro de um andaime de porco. Como resultado, o indivíduo teve que tomar medicamentos anti-rejeição que suprimiam o sistema imunológico. E, sem o conhecimento dos médicos, o coração carregava um vírus suíno 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 o material celular do porco do andaime, deixando apenas a estrutura da proteína e os canais dos vasos sanguíneos para trás. As proteínas são tão semelhantes às proteínas do andaime humano que não parecem causar rejeição.

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

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

A segunda é permitir que o coração amadureça uma vez que as células são entregues a ele – tudo isso enquanto mantém a esterilidade na ausência de antibióticos. Meu laboratório e nossos parceiros tiveram que recriar essencialmente o coração fora do corpo e construir o equivalente a um corpo humano artificial que fornece comida, controle de temperatura, oxigênio e outros nutrientes, bem como pressão sanguínea e fluxo sanguíneo artificial – nós o chamamos um bioberço – no qual colocar o coração. Temos que treinar as células cardíacas imaturas para trabalharem juntas, mesmo enquanto as persuadimos a crescer fortes o suficiente para bombear o sangue; descobrir como alimentá-los e fornecer oxigênio para eles sem pulmões; e mantê-los estéreis sem um sistema imunológico. É um grande esforço.

Eu comparo isso a uma sinfonia em que cada seção tem que 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?

Hoje, a doação de órgãos está atrasada em relação à necessidade. Os cientistas pretendem mudar isso aumentando o número de doadores, disponibilizando mais órgãos, rejuvenescendo aqueles que não podem ser usados ​​e desenvolvendo novas tecnologias – como minha equipe e eu 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 um grande problema de desigualdade em saúde. Hoje, o sistema de transplante de órgãos falha com as 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 de fornecer órgãos que não requeiram drogas tóxicas caras. Estou ansioso 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 americanos brancos, mas mais longa para 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 é apenas muito tempo – é um tempo injusto que precisa mudar.

Construir um coração é um esforço 24 horas por dia, 365 dias por ano. Uma equipe dedicada e eu, juntamente com os apoiadores, temos a oportunidade de construir corações mais cedo e mudar os transplantes de coração de procedimentos de emergência para cirurgias hospitalares planejadas – e fazê-lo de forma equitativa.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.