Um biomaterial concebido para viajar através da corrente sanguínea poderia oferecer uma forma menos invasiva de acalmar a inflamação e ajudar a reparar o tecido lesionado. Em estudos com animais, o material injetável melhorou os danos nos tecidos causados por ataques cardíacos em roedores e animais de grande porte. Os primeiros experimentos de prova de conceito também sugeriram que a mesma abordagem pode um dia ser útil para outras condições causadas pela inflamação, incluindo lesão cerebral traumática e hipertensão arterial pulmonar.
“Este biomaterial permite tratar tecidos danificados de dentro para fora”, disse Karen Christman, professora de bioengenharia na Universidade da Califórnia em San Diego, e pesquisadora principal da equipe que desenvolveu o material. “É uma nova abordagem para a engenharia regenerativa.”
As descobertas foram relatadas em Engenharia Biomédica da Natureza em 2022 por uma equipe de bioengenheiros e médicos. Na época, Christman disse que um estudo em humanos testando a segurança e a eficácia do biomaterial poderia começar dentro de um a dois anos.
Um novo caminho para reparar danos cardíacos
Os ataques cardíacos continuam a ser uma das emergências médicas mais graves nos Estados Unidos, com uma estimativa de 785.000 novos casos a cada ano. Quando o fluxo sanguíneo para o coração é bloqueado, o tecido cardíaco pode ser ferido ou morrer. O corpo responde formando tecido cicatricial, mas essa cicatriz não se contrai como o músculo cardíaco saudável. Com o tempo, isso pode enfraquecer o coração e contribuir para a insuficiência cardíaca congestiva.
Atualmente não existe terapia estabelecida que repare diretamente o tecido cardíaco após um ataque cardíaco. Os cuidados existentes concentram-se em restaurar o fluxo sanguíneo, limitar novas lesões e controlar o risco de futuros problemas cardíacos.
“A doença arterial coronariana, o infarto agudo do miocárdio e a insuficiência cardíaca congestiva continuam a ser os problemas de saúde pública mais onerosos que afetam nossa sociedade hoje”, disse o Dr. Ryan R. Reeves, médico da Divisão de Medicina Cardiovascular da UC San Diego. “Como cardiologista intervencionista, que trata diariamente pacientes com doença arterial coronariana e insuficiência cardíaca congestiva, eu adoraria ter outra terapia para melhorar os resultados dos pacientes e reduzir os sintomas debilitantes”.
Do hidrogel cardíaco à infusão de corrente sanguínea
O trabalho baseia-se em pesquisas anteriores da equipe de Christman envolvendo um hidrogel feito a partir da estrutura natural do tecido muscular cardíaco, também conhecida como matriz extracelular (MEC). Esse gel foi projetado para ser aplicado diretamente no músculo cardíaco danificado por meio de um cateter. Uma vez colocado, forma uma estrutura de suporte que estimula o crescimento celular e a reparação dos tecidos.
Os resultados de um ensaio clínico humano de fase 1 bem-sucedido dessa abordagem anterior de hidrogel foram relatados no outono de 2019. O ensaio descobriu que a injeção transendocárdica de VentriGel, um hidrogel de matriz extracelular cardíaca, era segura e viável em pacientes pós-ataque cardíaco com disfunção ventricular esquerda, embora fossem necessários estudos randomizados maiores para testar se melhora os resultados.
O método de injeção direta, entretanto, tem uma limitação importante. Como requer uma injeção com agulha no músculo cardíaco, geralmente não pode ser usado imediatamente após um ataque cardíaco. Entregá-lo muito cedo pode causar ferimentos adicionais.
Esse desafio levou os pesquisadores a uma ideia diferente: um biomaterial que pudesse ser infundido em um vaso sanguíneo do coração durante procedimentos como angioplastia ou implante de stent, ou administrado por via intravenosa.
“Procuramos projetar uma terapia de biomateriais que pudesse ser administrada a órgãos e tecidos de difícil acesso, e criamos um método para aproveitar as vantagens da corrente sanguínea – os vasos que já fornecem sangue a esses órgãos e tecidos”, disse Martin Spang, o primeiro autor do artigo, que obteve seu doutorado. no grupo de Christman no Departamento de Bioengenharia Shu Chien-Gene Lay.
Por que a entrega IV é importante
A abordagem baseada na corrente sanguínea dá ao biomaterial uma grande vantagem prática. Em vez de permanecer em alguns locais de injeção, pode se espalhar de maneira mais uniforme pelo tecido danificado. Isso poderia torná-lo especialmente valioso após um ataque cardíaco, quando as áreas lesionadas podem ser difíceis de alcançar diretamente e o tempo é crítico.
O Engenharia Biomédica da Natureza O estudo descreveu o material como um biomaterial de matriz extracelular infundido intravascularmente feito de miocárdio ventricular descelularizado, digerido enzimaticamente e fracionado. O material foi projetado para se localizar no tecido lesionado, ligando-se à microvasculatura com vazamento e foi amplamente degradado em cerca de três dias.
Como o Biomaterial é Feito
Para criar a versão injetável, os pesquisadores do laboratório de Christman começaram com o hidrogel que já haviam desenvolvido e testado quanto à compatibilidade com injeções de sangue. O problema era o tamanho das partículas. O hidrogel original continha partículas grandes demais para atingir com eficácia os vasos sanguíneos danificados e com vazamento.
Spang resolveu isso processando o precursor líquido do hidrogel em uma centrífuga. Isso permitiu à equipe separar partículas maiores e manter apenas partículas nanométricas. O material foi então dialisado, filtrado estéril e liofilizado. Quando água estéril é adicionada ao pó final, ele se torna um biomaterial que pode ser administrado por via intravenosa ou infundido em uma artéria coronária do coração.
Como encontra o tecido lesionado
Quando os pesquisadores testaram o biomaterial em um modelo de ataque cardíaco em roedores, eles esperavam que ele se movesse através dos vasos sanguíneos com vazamento e penetrasse nos tecidos danificados. Após um ataque cardíaco, podem formar-se lacunas entre as células endoteliais, que revestem o interior dos vasos sanguíneos.
Em vez disso, a equipe viu algo mais surpreendente. O biomaterial ligado a essas células endoteliais ajudou a fechar as lacunas e pareceu acelerar a cicatrização dos vasos sanguíneos. Esse processo reduziu a inflamação, uma das principais causas de danos nos tecidos após uma lesão.
Os pesquisadores então testaram o tratamento em um modelo suíno de ataque cardíaco e observaram resultados semelhantes. Em ratos e porcos com infarto agudo do miocárdio induzido seguido de infusão intracoronária, o biomaterial foi associado à redução dos volumes ventriculares esquerdos, melhora dos escores de motilidade parietal e alterações na expressão gênica associadas ao reparo tecidual e à inflamação.
Potencial além do coração
Embora a maior parte do trabalho tenha se centrado nos danos causados pelo ataque cardíaco, os pesquisadores também testaram se o mesmo biomaterial poderia atingir outros tecidos inflamados. Em modelos de ratos, eles encontraram provas de conceito de que a abordagem poderia ser útil para lesões cerebrais traumáticas e hipertensão arterial pulmonar.
Esse potencial mais amplo é uma das partes mais intrigantes do trabalho. Muitos órgãos e tecidos são de difícil acesso direto, mas todos são supridos por vasos sanguíneos. Se um biomaterial puder usar esses vasos como via de entrega, a medicina regenerativa poderá ser capaz de atingir lesões que de outra forma seriam difíceis de tratar.
“Embora a maior parte do trabalho neste estudo tenha envolvido o coração, as possibilidades de tratamento de outros órgãos e tecidos de difícil acesso podem abrir o campo da engenharia de biomateriais/tecidos para o tratamento de novas doenças”, disse Spang.
O que aconteceu desde o estudo de 2022
Desde o estudo original, trabalhos relacionados continuaram a explorar como os biomateriais baseados na matriz extracelular influenciam o reparo após o infarto do miocárdio. Um 2025 Comunicações da Natureza estudar de pesquisadores, incluindo Christman, usaram transcriptômica espacial e sequenciamento de RNA de núcleo único para examinar como os biomateriais de matriz extracelular injetáveis afetam o tecido cardíaco após o infarto do miocárdio. O estudo encontrou sinais pró-reparo envolvendo modulação imunológica, desenvolvimento de vasos sanguíneos e linfáticos, ativação de fibroblastos, recuperação miocárdica, proliferação de células musculares lisas e neurogênese em modelos de ratos.
Esse trabalho posterior não substituiu a necessidade de testes clínicos do biomaterial intravascular, mas acrescentou mais detalhes sobre como esta classe de terapias de matriz extracelular cardíaca pode influenciar a cura a nível celular e regional dentro de corações feridos.
Ventrix Bio, Inc., a startup cofundada por Christman, também continuou avançando na tecnologia de matriz extracelular cardíaca relacionada. UM ClinicalTrials.gov a listagem do VentriGel descreve um estudo aberto de fase 1 em crianças com síndrome do coração esquerdo hipoplásico, patrocinado pela Emory University, para avaliar a segurança e a viabilidade da injeção intramiocárdica do material de matriz extracelular Ventrix Bio. A listagem ainda não estava recrutando quando acessada.
Próximas etapas para testes em humanos
Christman e Ventrix Bio planejaram buscar autorização da FDA para estudar o mais novo biomaterial intravascular para doenças cardíacas em humanos. Se for aprovada para testes clínicos, a terapia terá de demonstrar que é segura, prática de administrar e suficientemente eficaz para melhorar os resultados dos pacientes.
Por enquanto, o tratamento permanece experimental. Mas o seu apelo é claro: em vez de exigir injecções directas no músculo cardíaco, poderia potencialmente ser administrado através de procedimentos existentes baseados nos vasos sanguíneos ou por via intravenosa, atingindo o tecido lesionado a partir do seu interior.
“Uma das principais razões pelas quais tratamos a doença arterial coronariana grave e o infarto do miocárdio é prevenir a disfunção ventricular esquerda e a progressão para insuficiência cardíaca congestiva”, disse o Dr. Reeves. “Esta terapia fácil de administrar tem o potencial de desempenhar um papel significativo na nossa abordagem de tratamento”.
Source link
