Nanotecnologia para reparar lesões na coluna

O Instituto de Ciência de Materiais de Madrid (ICMM-CSIC), junto a seis centros de investigação de outros países europeus, tem celebrado a reunião inaugural de um projeto conjunto que coloca em foco a mecanotransdução na capacidade que tem em células e tecidos humanos para sentir e responder a estímulos mecânicos.

Se trata de uma iniciativa pioneira para reparar lesões medulares através da ciência de materiais, a medicina regenerativa e a nanotecnologia, coordenada pela investigadora do ICMM-CSIC, Conchi Serrano. O projeto Piezo4Spine, financiado com 3,5 milhões de euros na convocatória Pathfinder da União Europeia, analisará a resposta de células e tecidos a estímulos mecânicos para desenvolver novas terapias eficazes no tratamento de lesões de medula.

“Nosso objetivo é tentar entender melhor a lesão medular e, com esse conhecimento, fornecer uma solução terapêutica para o lesado. Consideramos dois alvos específicos aos quais a comunidade científica não deu importância suficiente até o momento: os mecanorreceptores Piezo e os fibroblastos. que participam da resposta ao dano neural", disse Serrano.

As células não somente são sensíveis a estímulos químicos e biológicos, como também sentem o mecânico. Precisamente, objetivo do trabalho foi investigar estes processos de sinalização mecânica e como se relacionam com o funcionamento do tecido neural em estado fisiológico e patológico. 

Esta é uma ciência pioneira porque, de fato, só há pouco mais de dez anos (em 2010), é que estes receptores mecânicos foram encontrados em células de mamíferos. Essa descoberta foi reconhecida com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina para Arden Patapoutian, em 2021.

“Patapoutian identificou pela primeira vez o receptor proteico que fica na membrana celular e é capaz de sentir vibrações mecânicas e desencadear respostas celulares específicas”, disse Serrano.

São estes receptores mecânicos, chamados Piezo, que representam a base deste novo trabalho e o seu ponto mais revolucionário: “Perguntámo-nos porque não usar estes Piezo e ver que implicação eles têm em processos patológicos como a lesão medular”, destaca a pesquisadora

Além do estudo dos receptores Piezo e sua implicação no dano neural, o trabalho propõe um segundo pilar terapêutico: desenvolver ferramentas de engenharia genética para modelar os fibroblastos que participam nos processos de cicatrização.

Estes são um dos tipos celulares que mais rápido respondem para controlar e cicatrizar a zona do corpo danificada. No entanto, esta ativação dificulta a regeneração natural do tecido neural danificado, neste caso, a medula espinhal. Por isso, o consórcio de Piezo4Spine trabalhará no bloqueio destes fibroblastos, favorecendo os processos regenerativos do próprio corpo.

“Ao longo do projeto, desenvolveremos uma matriz tridimensional por bioimpressão 3D carregada com nanoveículos que levaram terapias ativas ao sítio da lesão”, sinaliza Serrano, que se mostra segura de que terá êxito.

“Este projeto proporcionará acesso a novos conhecimentos e tecnologias que poderão ser úteis não só para a regeneração neural, mas também para outras patologias que partilham alvos terapêuticos”.

Piezo4Spine conta com a participação do Hospital Nacional de Paraplégicos (Espanha), do Instituto Tecnológico Italiano (Itália), da Universidade de Coimbra (Portugal), da Universidade Católica de Leuven (Bélgica), da empresa Black Drop Biodrucker GmbH (Alemanha) e da empresa ACIB GmbH (Áustria).

Também participam do ICMM-CSIC pesquisadores do Grupo de Materiais para Medicina e Biotecnologia (MaMBIO), Puerto Morales e Sabino Veintemillas, além de Ricardo García, do Grupo de Microscopia de Força Avançada e Nanolitografia (ForceTool).

A equipe do CSIC, além de coordenar o projeto, participará e liderará tarefas de desenvolvimento dos nanoveículos terapêuticos e da matriz tridimensional, do estudo dos receptores Piezo, e da avaliação e validação da prova de conceito em culturas celulares e em o modelo de lesão medular pré-clínica em ratos. A Unidade Associada que o CSIC mantém com o Hospital de Paraplégicos de Toledo fornecerá perspectiva clínica e apoio à estreita colaboração entre os dois centros.