Cientistas criaram vasos sanguíneos vivos em um chip que finalmente capturam as curvas e torções onde as doenças vasculares começam.
Os vasos sanguíneos humanos se curvam, se ramificam, se estreitam e se alargam, criando caminhos complexos que afetam o fluxo sanguíneo. Por muito tempo, no entanto, modelos de laboratório trataram os vasos sanguíneos como tubos retos e uniformes. Embora úteis, esses projetos simplificados não refletiam as condições onde muitas doenças vasculares realmente se desenvolvem.
Para representar melhor a verdadeira estrutura dos vasos sanguíneos humanos, pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University criaram um sistema personalizável de vessel-chip. A nova abordagem permite que os cientistas estudem doenças vasculares de forma mais realista e fornece uma plataforma poderosa para testar novos medicamentos.
Vessel-chips são dispositivos microfluídicos projetados para replicar vasos sanguíneos humanos em uma escala muito pequena. Eles podem ser adaptados a pacientes individuais e oferecem uma forma não animal de estudar o fluxo sanguíneo e avaliar tratamentos potenciais. Jennifer Lee, uma estudante de mestrado em engenharia biomédica, trabalhou no laboratório do Dr. Abhishek Jain para projetar um vessel-chip avançado capaz de reproduzir a ampla gama de formas vistas em vasos sanguíneos reais.
“Existem vasos ramificados, ou aneurismas que têm uma expansão súbita, e depois estenoses que restringem o vaso. Todos esses diferentes tipos de vasos fazem com que o padrão do fluxo sanguíneo seja alterado de forma considerável, e o interior do vaso sanguíneo é afetado pelo nível de tensão de cisalhamento causado por esses padrões de fluxo”, disse Lee. “Isso é o que queríamos modelar.”
O trabalho de Lee se baseia em pesquisas anteriores do mesmo laboratório. Alguns anos antes, seu mentor e ex-aluno de doutorado, Dr. Tanmay Mathur, desenvolveu um projeto de vessel-chip reto. Ambos os projetos foram realizados no Bioinspired Translational Microsystems Laboratory, sob a direção de Jain, que é professor associado. A pesquisa de Lee foi publicada na revista Lab on a Chip e aparecerá na capa da edição de maio de 2025 do periódico.
“Agora podemos começar a aprender sobre doenças vasculares de maneiras que nunca fomos capazes antes”, disse Jain. “Não só você pode tornar essas estruturas complexas, como pode colocar material celular e tecidual real dentro delas e torná-las vivas. Esses são os locais onde as doenças vasculares tendem a se desenvolver, então entendê-los é importante.”
Lee ingressou no laboratório de Jain quando ainda era uma estudante de graduação em busca de experiência prática em pesquisa. Na época, ela tinha pouca familiaridade com a tecnologia de órgãos-em-um-chip. Conforme aprendia mais sobre o campo, ela se interessou pelo seu potencial impacto na futura pesquisa médica. Esse interesse a levou a continuar seu trabalho através do programa de mestrado acelerado.
“Jennifer demonstrou perseverança, curiosidade e criatividade e começou a assumir projetos de pesquisa muito rapidamente. Nosso programa acelerado permite que estudantes como Jennifer assumam pesquisas de alto impacto e alto risco e não apenas façam um projeto de ciência, mas o levem até o resultado final e o publiquem”, disse Jain.
Embora o projeto atual de vessel-chip ofereça uma visão mais realista dos vasos sanguíneos, a equipe de pesquisa planeja levar o trabalho adiante. Até agora, o modelo de Lee inclui apenas células endoteliais – ou células que formam o revestimento do vaso sanguíneo – mas versões futuras podem incorporar tipos adicionais de células. Incluir essas células permitiria que os pesquisadores entendessem melhor como diferentes tecidos interagem entre si e com o sangue fluindo.
“Estamos progredindo e criando o que chamamos de quarta dimensionalidade dos órgãos-em-um-chip, onde não nos concentramos apenas nas células e no fluxo, mas nesta interação de células e fluxo em estados arquitetônicos mais complexos, o que é uma nova direção no campo”, disse Jain.
Além da experiência técnica em pesquisa, Lee diz que o ambiente do laboratório a ajudou a desenvolver habilidades práticas que vão além das disciplinas de ciências. Trabalhar ao lado de colegas, estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado lhe deu experiência em colaboração, comunicação e resolução de problemas.
“É um ambiente muito bom para interagir não apenas com colegas, mas também com estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado”, disse ela. “Você é capaz de aprender trabalho em equipe e comunicação, ética de trabalho e apenas tentar coisas diferentes. Acho que é uma experiência muito valiosa que os estudantes têm à disposição. Temos laboratórios de pesquisa com professores muito bons.”
O projeto recebeu apoio de várias organizações importantes, incluindo o U.S. Army Medical Research Program, a NASA, a Biomedical Advanced Research and Development Authority, os National Institutes of Health, a U.S. Food and Drug Administration, a National Science Foundation e o Texas A&M University Office of Innovation Translational Investment Funds.
