RESUMO
A cicatrização de feridas na pele dos seres humanos, à excepção de um curto
período durante o estadio fetal, ocorre através de mecanismos de reparação,
resultando muitas vezes na formação de tecido fibrótico contrátil com uma matriz
extracelular altamente desorganizada, com função limitada e ausência de órgãos
anexos. Com vista a ultrapassar esta problemática, têm sido sugeridas numerosas
abordagens de engenharia de tecidos, resultando na criação de vários substitutos da
epiderme, derme ou substitutos combinados, tendo já uma longa história de
comercialização e disponibilidade clínica, apesar do seu sucesso ser limitado. Esta
abordagem clássica de substituição da pele, imitando a sua morfologia e
organização tem sido cada vez mais abandonada. A produção dispendiosa e o
período de tempo alargado, que se deve principalmente aos requisitos para a
expansão celular, à baixa sobrevivência e integração dos análogos, bem como a
uma regeneração incompleta, têm sido apontadas como as causas mais
importantes. Outra dificuldade que tem sido associada à função limitada de
equivalentes de pele ao longo do tempo, é a diferenciação terminal das células da
epiderme, que exibe um reduzido número de unidades altamente proliferativas
devido à prolongada cultura in vitro. Actualmente são então necessárias alternativas
de engenharia de tecidos de pele que promovam a regeneração, em vez da
reparação. Para além disso, espera-se que, através da compreensão gradual dos
processos biológicos e dos principais intervenientes envolvidos na cicatrização de
feridas, as possibilidades de desenvolver substitutos funcionais capazes de conduzir
a regeneração da pele sejam ampliadas.
Um dos objectivos principais desta tese foi propor estratégias de engenharia de pele
tridimensionais, tirando partido dos principais intervenientes do processo de
cicatrização, as células e a matriz extracelular, como trajectos inovadores até uma
pele regenerada. O papel destas duas ferramentas principais in vivo foi descrito
como altamente dinâmico, no processo de progressão da cicatrização de feridas. No
entanto, dependente do tipo de células utilizado, bem como a sua disposição
tridimensional, principalmente definida pelas interacções célula-célula e célula-matriz
extracelular. Seguindo esta perspectiva, nichos artificiais que integram o potencial
da maquinaria celular intrínseca e microambientes 3D naturais ou extracelular
matrix-like (ECM-like), foram explorados, levando à formulação duas perguntas
principais.
Numa perspectiva dinâmica e integrada, a necessidade de organização epidérmicadérmica clássica, que é normalmente utilizada em análogos da pele, foi investigada,
propondo tanto cell sheet (CS)-based constructs organizados com células da pele
incorporadas na sua própria matriz extracelular, como um sistema tridimensional
spongy-like
hydrogel
3D
contendo
fracções
celulares
da
pele,
dispostas
aleatoriamente no seu interior. Diferentes combinações de CS com células de pele,
produzidas por CS engineering, mostraram um impacto na aceleração da reepitelização e melhoramento da vascularização, promovida por interacções de
células da epiderme-endoteliais. Por outro lado, ao contrário do que foi proposto, as
fracções celulares da pele dissociadas aprisionadas em spongy-like hydrogels, de
goma gelana e ácido hialurónico não se auto-organizaram no interior deste modelo
artificial.
A dimensão do potencial de abordagens baseadas em células estaminais para
melhorar a cicatrização de feridas da pele foi também examinada. Foi proposta uma
nova metodologia para deslindar e aumentar a fracção de stem-like cells da
epiderme entre queratinócitos primários recém-isoladas a partir de células humanas
adultas, aumentando as possibilidades para estudos mais sofisticados e para
combater a funcionalidade limitada dos queratinócitos primários, observada aquando
da expansão dos mesmos. Para além disso, foi explorado o potencial da maquinaria
celular de constructs formados a partir de células obtidas de tecido adiposo, de uma
forma sofisticada, mas ainda rápida.
As células estaminais humanas de tecido adiposo, embebidas na sua matriz
extracelular nativa, mostraram-se capazes de promover a morfogénese da neoepiderme, através de sinalização parácrina com os queratinócitos do hospedeiro. No
entanto, por si só, estas células estaminais humanas do tecido adiposo não
contribuíram para um efeito adicional observado nos spongy-like hydrogels, que
necessitou da sinergia das células endoteliais microvasculares, co-cultivadas com
células estaminais humanas do tecido adiposo, na remodelação da matriz para uma
rápida e melhor cicatrização.
Numa perspectiva clínica, todas as estratégias propostas foram baseadas num
princípio de produção num curto espaço de tempo, como alternativas às abordagens
actuais, que exigem um longo período de tempo de preparação. Neste contexto, os
constructs à base de CS foram produzidos num período de cinco dias. Por sua vez,
os ECM-like constructs artificiais como foram gerados a partir de redes poliméricas
off-the-shelf que, após re-hidratação com suspensões celulares directamente
isoladas dos tecidos ou expandidas num curto período de tempo, dão origem a
spongy-like hydrogels gerados imediatamente antes da implantação.
Os resultados das estratégias aqui exploradas mostraram estar fortemente
associados às interacções célula-célula e célula-matriz extracelular. Além disso, a
recreação arquitetónica da pele mostrou desempenhar apenas um papel secundário
na eficácia das estratégias utilizadas. O potencial de células estaminais foi ainda
maximizado através da promoção da interacção directa entre as células
transplantadas e as células do hospedeiro.