Produzir células estaminais de forma mais eficaz e económica à escala industrial
Menos plástico, maior rendimento: a produção de células estaminais deverá passar das placas de cultura para os biorreatores
Anúncios
As células estaminais oferecem inúmeras novas aplicações na investigação e na indústria. Tradicionalmente, são cultivadas em laboratório sob a forma de camadas celulares 2D. No entanto, este método não é adequado para a produção comercial em grande escala. O consórcio de investigação coordenado pela MHH pretende agora mudar esta situação e desenvolver uma plataforma de produção adequada para utilização industrial.
As células estaminais pluripotentes (PSCs) estão entre as fontes de células mais promissoras na medicina regenerativa. As terapias derivadas das PSCs já estão a ser investigadas em mais de 100 ensaios clínicos para uma variedade de doenças — desde a doença de Parkinson e a insuficiência cardíaca até à diabetes tipo 1. No entanto, todas as aplicações potenciais enfrentam o mesmo desafio: como é que estas células podem ser produzidas de forma fiável e económica à escala industrial, para que as terapias continuem a ser acessíveis para os sistemas de saúde no futuro, especialmente quando é necessário um grande número de células para um único tratamento? O projeto «INDUZELL», liderado pelo Prof. Dr. Robert Zweigerdt — biólogo celular e chefe do grupo de investigação nos Laboratórios de Investigação Leibniz para a Biotecnologia e Órgãos Artificiais (LEBAO), no âmbito do Departamento de Cirurgia Cardiotorácica, Transplante e Cirurgia Vascular da Faculdade de Medicina de Hanôver (MHH) – está a abordar este problema. O consórcio inclui ainda a Universidade Leibniz de Hanôver, a Universidade de Ciências Aplicadas e Artes de Hanôver e a Universidade de Ciências Aplicadas de Emden/Leer. O projeto está a ser financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) com cerca de 1,4 milhões de euros ao longo de três anos.
Da produção 2D à 3D
«As células estaminais pluripotentes, enquanto matéria-prima ilimitada e renovável, podem ser transformadas em praticamente qualquer tipo de célula», explica o professor Zweigerdt. «Oferecem, por isso, inúmeras novas aplicações — desde produtos celulares terapêuticos na medicina até ao desenvolvimento de melhores princípios ativos na indústria farmacêutica ou à produção de carne para a produção alimentar alternativa.» Até à data, estas células continuam a ser cultivadas em placas de cultura celular em muitos laboratórios. Este cultivo bidimensional resulta num rendimento relativamente baixo, ao mesmo tempo que requer uma grande quantidade de espaço e energia, além de gerar uma quantidade significativa de resíduos plásticos. Não é adequado para a produção à escala industrial. Os investigadores, no entanto, estão a concentrar-se no cultivo 3D em biorreatores industriais padrão de vidro com tanque agitado. O grupo de investigação de Zweigerdt é líder mundial no desenvolvimento desses processos. No seu projeto, estão a desenvolver uma plataforma de produção que, num sistema fechado, garante um elevado rendimento celular com qualidade consistente, de forma automatizada, fiável e reprodutível. «Queremos otimizar a produção celular em cultura em suspensão e aumentar o volume dos biorreatores dos atuais dois litros para até dez litros», afirma o biólogo celular.
Cultura com células criopreservadas
Para a cultura, a cultura 3D será semeada diretamente com stocks de células congeladas. Este processo, conhecido tecnicamente como criopreservação, apresenta várias vantagens: as células congeladas mantêm as suas propriedades durante anos sem sofrerem alterações descontroladas. «No nosso caso, isto significa que as PSCs mantêm garantidamente a sua pluripotência — ou seja, a sua capacidade de serem reprogramadas para outros tipos de células», afirma o Dr. Kevin Cyrys, co-candidato ao projeto e investigador associado do grupo de trabalho. As células criopreservadas são transferidas de forma estéril para o biorreator de tanque agitado através das chamadas «cryobags». Isto minimiza o risco de contaminação por bactérias ou fungos. Outra vantagem das células criopreservadas é que não precisam de ser pré-cultivadas e, por isso, estão disponíveis exatamente quando são necessárias para inocular a suspensão.
Utilização da IA para criar uma plataforma de produção «inteligente»
Um dos desafios na produção celular em biorreatores de tanque agitado é o facto de as células se agregarem para formar aglomerados multicelulares. Enquanto nas placas de cultura apenas o número de células individuais aumenta com o tempo, neste caso o tamanho dos aglomerados celulares também se altera. Células individuais formam aglomerados compostos por centenas ou mesmo milhares de células, que, coletivamente, influenciam as propriedades de todo o processo de produção celular. A microscopia multimodal, que utiliza simultaneamente vários métodos de medição e técnicas de imagem, será utilizada para registar com precisão estas influências.
Com a ajuda da IA e da aprendizagem automática, todo o processo de produção será monitorizado e otimizado de forma contínua. Os investigadores pretendem, então, utilizar todos os dados recolhidos para desenvolver uma plataforma de produção «inteligente» capaz de responder a desvios imprevistos no processo, sugerir melhorias por si própria e, assim, aumentar o rendimento celular. «A plataforma foi concebida para garantir que a produção de PSC possa funcionar de forma fiável em grande escala no futuro, mantendo os custos baixos e minimizando o consumo de materiais», salienta o Professor Zweigerdt.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Outras notícias do departamento ciência
