Biopolímero de fibrina como scaffold para células–tronco e secretomas na formação de novo osso

Abstract

Atualmente são muitos casos de pacientes que perdem estrutura óssea em acidentes ou reabsorção patológica. A bioengenharia óssea é um tratamento promissor que visa reconstruir estas estruturas sem a morbidade do enxerto autógeno. O tecido ósseo é um conjuntivo especializado com a função principal de proteção e sustentação dos tecidos moles, mas também é responsável pela produção de tipos celulares e homeostase de minerais. Sua reparação é complexa com diferentes tipos celulares e agentes quimiotáticos que funcionam de forma orquestrada até a reparação. As terapias celulares vêm sendo estudadas para promover a reparação de defeitos que o organismo por si não consegue resolver. Células menos especializadas como as células-tronco embrionárias (ESCs) possuem grande potencial terapêutico, mas são complicadas eticamente. Já as células-tronco mesenquimais (MSC) podem ser autólogas, o que minimiza o risco de imunogenicidade mas necessitam área doadora do paciente. Atualmente ainda não há consenso quanto ao uso de células tronco na terapia regenerativa pois há grandes variáveis como a melhor forma de aplicação, a quantidade correta e o melhor tipo celular para a regeneração óssea. As células produzem mediadores químicos no local enxertado, que segundo pesquisas recentes é o principal mecanismo de reparação tecidual. Estes mediadores são depositados em abundância no meio de cultura durante a cultura celular e usados na bioengenharia com a ajuda de scaffolds. Os biopolímeros de fibrina (BF) são biomateriais naturais ao corpo e podem funcionar como sistemas de entrega para fatores de crescimento, células e quimioterápicos entre outros. No Capítulo II apresentamos um artigo científico cujo objetivo foi estudar o BF oriundo de veneno de serpente associado a diferentes tipos celulares e como drug delivery de meios de cultura condicionado das células ESC e MSC diferenciadas na linhagem osteogênica, observando a formação óssea pela microscopia convencional e a ultraestrutura pela microscopia eletrônica de transmissão e varredura. ). Os resultados foram avaliados por tomografia computadorizada, análise histomorfométrica e microscopia eletrônica. A tomografia demonstrou pouca mineralização e adelgaçamento das amostras aos 54 dias. A morfometria demonstrou que o grupo com células embrionárias proporcionou melhor formação óssea (46,36%), seguido pelos grupos com MSC (37,64%) e meio das células diferenciadas (37,82%) sem diferença estatística. O grupo com meio das células embionarias também demonstrou bons resultados (28,58%) e potencial terapêutico comparado com o controle (16,62%). A microscopia eletrônica demonstrou as MSC com aspecto de vitalidade e interação com o BF aos 14 dias pós operatório. Foi observado que a melhor formação óssea ocorreu no grupo das células embrionárias, mas sem diferenças estatísticas dos grupos das MSC e do meio das MSC diferenciadas na linhagem osteogênica. Este estudo incentiva mais pesquisas com a utilização do BF como carreador de secretoma. Os secretomas são terapias mais baratas e potencialmente com menor risco e morbidade ao paciente. O BF derivado de veneno do CEVAP foi eficaz como sistema de liberação do CM e apresentou interação favorável com diferentes tipos celulares, acelerando a formação óssea em defeitos críticos em crânios de ratos.

Chapter I present a review about bone repair and its biological events, bioengineering, cells, fibrin biopolymer as scaffold and the secretoma derived from cell culture. Many patients nowadays lose bone structure in accidents or pathological reabsorption. Bone bioengineering is a promising treatment that aims to reconstruct these structures without autogenous graft morbidity. Bone tissue is a specialized connective tissue specialized in protecting and supporting soft tissues, but it is also responsible for the production of cell types and mineral homeostasis. The bone healing is a complex process where different cell types and chemotactic agents work in an orchestrated way. The cell therapies can promote the repair of defects that the body cannot solve. Less specialized cells like embryonic stem cells (ESCs) have great therapeutic potential, but are ethically complicated. In contrast, mesenchymal stem cells (MSCs) may be autologous, which minimizes the risk of immunogenicity but requires a patient's donor area. Currently there is still no consensus regarding the use of stem cells in regenerative therapy, studies uses different methods, cells and biomaterials for bone regeneration. Recent researches advocate that paracrine secretions by cells are main mechanism of tissue repair. These mediators are deposited in abundance in the culture medium during cell culture. Fibrin biopolymers (BF) are natural biomaterials to the body and can function as drug delivery of growth factors, cells and chemotherapeutics among others. Chapter II is a scientific article to evaluate the BF from snake venom associated with different cell types and as drug delivery of conditioned culture media of differentiated ESC and MSC in differenciated into osteogenic lineage. The results were measured by the bone formation in light microscopy and transmission and scanning electron xiii microscopy. After 54 days in critical size 8 mm defects in rats, the best bone formation was found in the embryonic cell group, but without statistical differences between the MSC groups and the medium of differentiated MSCs in the osteogenic lineage. This study encourages further research with BF as carrier of conditioned media. Secretomes are cheaper, potentially lower risk and lower morbidity than the cell therapies. The venom-derived BF of CEVAP has a heterologous origin, so it can be done in high concentrations, leaving the fibrin mesh dense, ideal situation for drug delivery