Estudo coordenado por Marimélia Porcionatto desenvolve modelo 3D do cérebro para estudar a ação neurológica do vírus SARS-CoV-2

Com o modelo, os pesquisadores esperam reduzir não apenas os custos em pesquisas do tipo, como o uso de animais em laboratório

Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), coordenados por Marimélia Porcionatto, docente da Escola Paulista de Medicina (EPM/Unifesp), desenvolveram modelo bioimpresso tridimensional (3D) do cérebro para estudar a ação neurológica do vírus Sars-CoV-2 usando células de camundongo. O grupo, além disso, conseguiu criar uma versão adaptada do patógeno capaz de infectar as células nervosas dos roedores. A expectativa dos pesquisadores é que esses dois feitos ajudem a baratear e a agilizar as pesquisas sobre os efeitos da Covid-19 no sistema nervoso central.

"Nossa proposta foi criar modelos bioimpresssos tridimensionais que poderiam ser usados para estudar os mecanismos de invasão do vírus, a ação de fármacos e outros temas. Como o Sars-CoV-2 que infecta humanos não infecta camundongos, a opção até então era usar animais geneticamente modificados, que expressam o receptor humano [a proteína ACE-2, à qual o vírus se liga para invadir as células]. Mas nós queríamos uma versão adaptada do vírus específica para as células neurais desses animais", conta Marimélia, coordenadora do projeto financiado pela Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo).

O trabalho contou com a colaboração de um time de virologistas, entre eles Juliana Maricato e Luiz Mário Janini, professores da EPM/Unifesp – este último também apoiado pela Fapesp.

Neuroesfera obtida a partir de células-tronco neurais de camundongos e infectada com o vírus SARS-CoV-2 adaptado. Pela técnica de imunofluorescência é possível observar em azul o núcleo da célula e, em vermelho, a proteína spike do coronavírus (imagem: Bruna Melo/Unifesp)

O que é biotinta?

A criação do grupo, é composta de insumos disponíveis no mercado, como a laminina, extraída de bovinos, um componente da matriz extracelular (moléculas que se localizam entre as células). A receita inclui ainda fatores de crescimento para as células, compostos que permitem que sobrevivam em cultura. Também conta com um produto conhecido como gelatina metacrilada. O insumo é vendido comercialmente no exterior, mas as pesquisadoras o produzem no laboratório a um custo muito inferior ao do importado. Bruna Melo, primeira autora do trabalho realizado durante seu pós-doutorado na EPM/Unifesp, recebeu treinamento para produzir a gelatina metacrilada no doutorado.

Depois que passa pelo bico ejetor da impressora, a biotinta, que tem aspecto de um gel, é disposta em camadas. Em poucos dias, os astrócitos começam a se replicar e têm um comportamento similar ao que apresentam no tecido nervoso.

Resultados

"Nosso modelo tem maior reprodutibilidade do que os organoides e os esferoides. Além disso, pode ser produzido numa escala maior", informa Marimélia.

Segundo os pesquisadores, o protocolo foi desenvolvido com células de camundongos, mas usa materiais biocompatíveis que podem no futuro ser adaptados para células humanas. Mais tipos de células neurais podem ser adicionados no futuro, aumentando a complexidade do modelo e tornando-o mais próximo do tecido neural.

Os camundongos foram incubados por sete dias junto com partículas do SARS-CoV-2 que infecta humanos. As poucas partículas virais que sobreviveram e se replicaram foram então isoladas e colocadas numa nova cultura de neuroesferas [também conhecidas como esferoides, estruturas formadas a partir de células-tronco neurais]. O processo foi repetido quatro vezes, quando se obteve uma quantidade de vírus suficiente para realizar os ensaios. O sequenciamento genético do vírus resultante mostrou que ele perdeu mutações quando comparado ao usado na primeira etapa de incubação. O coronavírus adaptado revelou-se, ainda, mais próximo à cepa original de Wuhan, que deu início à pandemia.

Um resultado interessante obtido no modelo 3D bioimpresso foi que o vírus adaptado teve uma capacidade de replicação 30 vezes maior nos astrócitos do que nos neurônios, mostrando a relevância dessas células na infecção do sistema nervoso central pelo Sars-CoV-2.

“O nosso modelo reproduz o que aconteceria no organismo, sendo uma melhor opção às células em placas bidimensionais, organoides e esferoides. Além disso, a biotinta que desenvolvemos pode agregar outras células que parecem estar envolvidas na infecção do Sars-CoV-2 no cérebro, como micróglias e células endoteliais presentes na barreira hematoencefálica, que recobre o interior dos vasos sanguíneos do cérebro", afirma Porcionatto.

O artigo 3D Bioprinted Neural-Like Tissue as a Platform to Study Neurotropism of Mouse-Adapted SARS-CoV-2 pode ser lido em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adbi.202200002.

Com informações da Agência Fapesp