Menos resíduos de plástico na biomedicina
Estudante de doutoramento recebe bolsa de investigação para desenvolver métodos mais sustentáveis de cultivo de células estaminais
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A investigação é essencial para o progresso da medicina - mas, infelizmente, também gera muitos resíduos. Todos os anos, os laboratórios de todo o mundo produzem cerca de 5,5 milhões de toneladas de resíduos de plástico. Isto representa 2% da quantidade global de resíduos plásticos, apesar de os investigadores representarem menos de 0,2% da população mundial. Carlos Hernandez Bautista, um estudante de doutoramento no programa de doutoramento em Ciências Regenerativas da Faculdade de Medicina de Hannover (MHH), quer mudar isso. Como membro do grupo de trabalho liderado pelo Dr. Robert Zweigerdt nos Laboratórios de Investigação Leibniz para a Biotecnologia e Órgãos Artificiais (LEBAO) na Clínica de Cirurgia Cardíaca, Torácica, Transplante e Vascular, quer desenvolver novos e eficientes bioprocessos para a produção em massa de células estaminais pluripotentes humanas (hPSCs) em biorreactores reutilizáveis de vidro com tanque agitado. No seu projeto "Desenvolvimento de biomedicina sustentável para a regeneração do coração", as hPSC servem de matéria-prima para a produção de produtos de terapia celular, tais como células do músculo cardíaco para o tratamento da insuficiência cardíaca. A Fundação Joachim Herz selecionou o jovem cientista e o seu projeto "Desenvolvimento de uma biomedicina sustentável para a regeneração do coração" para a "Bolsa de complemento para a ciência interdisciplinar da vida" e apoia-o com uma subvenção de 15 000 euros.
Bioreactores de vidro
Os laboratórios de cultura celular estão entre os maiores contribuintes para os resíduos de plástico na investigação, especialmente os que utilizam métodos convencionais, os chamados métodos 2D. Esta tecnologia, utilizada há décadas nas ciências da vida, refere-se ao crescimento bidimensional de células, por exemplo, em pratos de cultura ou na superfície de garrafas de plástico. Carlos Hernandez Bautista está a tentar criar fluxos de trabalho 3D com pouco plástico que satisfaçam as elevadas exigências da investigação de ponta sem prejudicar o ambiente. Quero utilizar biorreactores de vidro reutilizáveis e introduzir as hPSCs produzidas e criopreservadas no nosso laboratório diretamente no meio de cultura líquido. Isto substituirá completamente as grandes quantidades de garrafas de plástico para cultura de células necessárias para os métodos 2D", explica o estudante de doutoramento. Um dos desafios mais importantes é evitar que as células sejam danificadas ou morram após a descongelação quando são transferidas diretamente para fluxos de trabalho 3D. O biólogo pretende resolver este problema adicionando vários aditivos promotores de sobrevivência à solução nutritiva. O processo deve ser utilizado tanto para o cultivo em massa de células estaminais como para o seu desenvolvimento posterior em diferentes tipos de células. No seu projeto, as hPSCs são convertidas em células do músculo cardíaco. Estes cardiomiócitos produzidos biotecnologicamente são necessários na biomedicina para desenvolver novas terapias celulares para o tratamento da insuficiência cardíaca.
Menor consumo de meios de cultura
Embora as hPSCs tenham um potencial imenso para a medicina regenerativa, os sistemas de cultura 2D estabelecidos para a produção em massa destas células são intensivos em plástico, pouco económicos e pouco escaláveis - o que significa que não podem ser transferidos eficazmente de uma pequena escala laboratorial para volumes de produção industrial sem comprometer a qualidade ou o rendimento. Esta abordagem insustentável contradiz a necessidade urgente de métodos laboratoriais mais amigos do ambiente", sublinha o Dr. Zweigerdt. Isto inclui não só a utilização de plástico, mas também a necessidade de meios de cultura. Para resolver este problema, desenvolvemos uma estratégia inovadora para a cultura em suspensão 3D que não só nos permite aumentar dez vezes o rendimento das hPSC, como também reduz a necessidade de meios de cultura em 75%", afirma o líder do grupo de investigação.
O sistema de saúde também beneficia
O projeto é altamente interdisciplinar, integrando áreas como a biologia das células estaminais, a regeneração cardíaca, a biotecnologia, a medicina regenerativa, a bioinformática e as ciências ambientais para fazer avançar a aplicação clínica das hPSC e dos produtos celulares delas derivados. A bolsa de investigação dá-me a oportunidade de trabalhar com especialistas de todo o mundo para desenvolver um processo de produção de terapias celulares regenerativas que cumpra elevados padrões científicos", explica Hernandez Bautista. Além disso, os investigadores do LEBAO pretendem utilizar métodos laboratoriais mais respeitadores do ambiente. O objetivo a longo prazo é obter a certificação da organização americana sem fins lucrativos "My Green Lab", que apoia práticas sustentáveis em laboratórios de investigação. No entanto, não é só o ambiente que beneficia com os novos métodos de produção. O desenvolvimento de fluxos de trabalho eficientes, puramente baseados em 3D, tem como objetivo tornar as novas abordagens médicas acessíveis aos doentes e ao sistema de saúde.
Bolsa de estudo complementar
A Fundação Joachim Herz apoia anualmente, com recursos financeiros e não materiais, até 80 investigadores das áreas da engenharia, economia e ciências da vida. O estudante de doutoramento Carlos Hernandez Bautista foi selecionado entre mais de 500 candidatos para a prestigiada bolsa Add-on Fellowship for Interdisciplinary Life Science. A bolsa permite-lhe aprofundar os seus conhecimentos no domínio da sustentabilidade e aplicar métodos mais respeitadores do ambiente no laboratório. O financiamento destina-se a investigadores de excelência em início de carreira que estejam a trabalhar em temas de investigação interdisciplinares de importância social no domínio dos "Recursos do Futuro". A bolsa de investigação inclui apoio individual e uma oportunidade de trabalhar em rede com outros bolseiros durante um período de dois anos e três meses.
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