Engenheiros biomédicos da Duke University criaram um biomaterial injetável que pode realmente ajudar o cérebro a se recuperar após um derrame isquêmico. Em experimentos com camundongos, a geleia transformou a cavidade deixada pelo tecido cerebral morto em um centro de cura aconchegante, recrutando as próprias células imunológicas do corpo, brotando novos vasos sanguíneos, ajustando o tecido neural e dando aos roedores melhores habilidades motoras. As descobertas foram publicadas na Cell Biomaterials.

Aqui está o problema com derrames: milhões de pessoas têm derrames isquêmicos todos os anos, onde um coágulo sanguíneo bloqueia o fluxo de sangue para parte do cérebro. Tratamentos de emergência, como drogas que dissolvem coágulos ou remoção física do coágulo, podem salvar tecido ainda viável, mas uma vez que o tecido cerebral está morto, ele se foi. Derrames graves podem deixar um buraco enorme onde o cérebro costumava estar, e a reabilitação só pode fazer até certo ponto - ela ajuda os circuitos sobreviventes a se adaptarem, mas não reconstrói a região perdida.

"Uma vez que o tecido cerebral foi perdido, restaurar o fluxo sanguíneo não é mais suficiente", disse Tatiana Segura, Professora Distinta de Engenharia Biomédica Robert Plonsey na Duke. "Nosso objetivo é engenheirar o espaço lesionado para que os processos de reparo imunológico, vascular e neural possam começar a trabalhar juntos."

A equipe criou um ambiente dentro da cavidade do derrame que suporta múltiplos tipos de reparo ao mesmo tempo. Eles usaram MAPS - arcabouços de partículas microporosas aneladas - que são micropartículas de hidrogel que se montam em uma estrutura porosa, fornecendo uma estrutura para as células reconstruírem o tecido neural. Mas eles não pararam por aí. Eles queriam aproveitar o sistema imunológico também, focando nos astrócitos, aquelas células em forma de estrela que respondem rapidamente à lesão cerebral. Os astrócitos liberam vesículas extracelulares (EVs) - pacotes minúsculos de proteínas, lipídios e material genético que influenciam outras células.

Em vez de apenas injetar EVs na área danificada, os cientistas as anexaram quimicamente às micropartículas de hidrogel. Isso manteve os sinais concentrados dentro do arcabouço, dando às células que chegam uma chance melhor de encontrá-los. "Não estamos simplesmente colocando um material no cérebro", disse Segura. "Estamos engenheirando um ambiente local que pode coordenar várias partes da resposta de reparo."

Uma combinação de sinalização se destacou: IL-4 e C1q, que atraíram células imunológicas úteis, como macrófagos e uma população surpreendentemente persistente de neutrófilos. Neutrófilos são geralmente os vilões na inflamação precoce do derrame, mas os resultados sugerem que seu papel é mais matizado. Mais tarde, com os sinais certos, eles podem realmente apoiar o reparo. Quando os pesquisadores depletaram esses neutrófilos, a formação de vasos sanguíneos despencou e o arcabouço não se remodelou tanto - prova de que essas células importam.

"Este resultado muda como pensamos sobre neutrófilos após o derrame", disse Shangjing Xin, cientista líder e pós-doutorando no Laboratório Segura. "Seu papel parece depender de quando chegam, onde estão localizados e os sinais que recebem do ambiente. Nosso estudo demonstra uma potencial estratégia de engenharia para recrutar e reter essas células no momento certo."

À medida que as células imunológicas se moviam, novos vasos sanguíneos se formavam por toda a cavidade, e fibras axonais - os cabos de comunicação do cérebro - aumentavam tanto dentro quanto ao redor da área lesionada. Os camundongos também melhoraram em um teste de caminhada em grade (medindo passos em falso das patas dianteiras), e após oito semanas, eles eram estatisticamente indistinguíveis dos controles saudáveis. A melhora durou pelo resto do estudo.

A equipe também tentou EVs sem o arcabouço, mas eles não conseguiram produzir reparo vascular semelhante. Portanto, o biomaterial não é apenas um veículo de entrega - sua arquitetura porosa e capacidade de manter sinais concentrados são críticas.

Claro, tudo isso ainda é pré-clínico. O tratamento só foi testado em camundongos, com injeção direta no cérebro. Mais pesquisas são necessárias para avaliar a segurança, entender os papéis das células imunológicas e ver se funciona em modelos maiores mais próximos do derrame humano. Além disso, os EVs atualmente vêm de astrócitos de rato; a equipe está trabalhando em fontes humanas. Mas a abordagem oferece uma nova esperança para transformar cavidades de derrame de cicatrizes inúteis em zonas de reparo ativo.