A cultura celular 3D é uma técnica que permite o crescimento em ambiente tridimensional, similar ao encontrado no corpo humano. O método tradicional conta com desenvolvimento em um monocamada (2D). O procedimento é realizado usando esferoides multicelulares, culturas organotípicas e organoides, as quais mimetizam mais fielmente as condições presentes in vivo.
Continue a leitura para conhecer os benefícios desse tipo de cultura, as aplicações e possíveis impactos em pesquisas científicas!
Qual a diferença da cultura celular 2D e 3D?
Ao webcast “Acelerando a Ciência”, da Forlab, o cientista de campo da Corning, Gustavo Mendes, explicou quais as principais diferenças entre as culturas celulares bi e tridimensionais.
“O 2D é um tipo de plataforma que possibilitou a desenvolver vacinas, terapias, então é uma coisa positiva. Mas, hoje, os pesquisadores precisam de modelos mais complexos e, somente com o 3D, a gente consegue atingir essa complexidade, […] [o 3D] é muito mais próximo do que o que acontece com o nosso corpo”, afirma Mendes.
O profissional também cita a polaridade das células, uma vez que elas conseguem se organizar, entender o espaço que estão e orientar o desenvolvimento aos locais mais adequados, mantendo sua funcionalidade.
Outro ponto importante é na questão da expressão gênica, pois o 3D é muito mais próximo do que acontece no organismo humano. “Você consegue determinar, por exemplo, se uma droga tem tal resposta. Eu consigo dizer se isso, de fato, pode acontecer no modelo in vivo. No modelo 2D eu posso ter uma resposta muito alta ou muito baixa, então ela não vai ter a mesma característica”, destaca.
Além disso, Mendes discorre sobre a diferenciação que existe no 3D, como em células-tronco pluripotentes, enquanto no 2D não há essa possibilidade. Confira, na íntegra, o episódio do webcast sobre o tema:
Benefícios da cultura celular 3D
A cultura celular em três dimensões oferece uma série de vantagens em comparação com a em monocamada. Confira alguns dos principais benefícios na sequência!
Fisiologia mais próxima do ambiente in vivo
As células cultivadas em um ambiente tridimensional representam de forma mais precisa as condições do tecido humano real. Isso inclui a arquitetura, a interação célula-célula, a matriz extracelular e a vascularização.
Essa fisiologia aprimorada permite que as estruturas se comportem de maneira mais natural e produzam resultados mais próximos do que ocorre no corpo humano.
Resposta farmacológica mais precisa
A cultura celular 3D oferece resposta farmacológica mais precisa em comparação com as 2D, já que demonstram características como expressão gênica mais semelhante àquelas encontradas in vivo e liberação de moléculas sinalizadoras mais realistas.
Isso permite melhor entendimento da eficácia e toxicidade de certos compostos, ajudando no desenvolvimento de novas drogas.
Modelos de doenças mais representativos
A cultura 3D permite a criação de modelos mais representativos. Ao recriar a complexidade de um tecido ou órgão específico, os pesquisadores podem estudar e compreender melhor as doenças a nível celular.
Isso inclui investigação de mecanismos das enfermidades, estudos de progressão da patologia, testes de drogas e terapias, e identificação de alvos terapêuticos.
Menor uso de animais em testes
Esse tipo de cultura pode reduzir a necessidade de testes em animais. Ao proporcionar um ambiente mais próximo ao corpo humano, as células fornecem informações valiosas sobre eficácia e toxicidade de compostos, eliminando a necessidade de testá-los em cobaias no desenvolvimento das drogas.
Maior sucesso em ensaios clínicos
A taxa de sucesso em ensaios clínicos da cultura celular 3D é maior que a 2D. Com resultados mais relevantes, a eficácia da triagem de compostos em experimentos é aprimorada. Isso pode economizar tempo e recursos no processo de desenvolvimento de fármacos, por exemplo.
Aplicações no laboratório
A cultura celular 3D tem diversas aplicações no laboratório. Uma delas é o desenvolvimento de modelos mais fiéis ao ambiente in vivo, permitindo a análise de como as unidades estruturais se comportam em ambiente tridimensional mais realista. Eles podem incluir:
- Esferoides tumorais;
- Organoide celular derivada de células-tronco ou de pacientes;
- Tecidos bioimpressos com células e biotintas.
Além disso, a cultura celular 3D é utilizada como ferramenta para a engenharia de tecidos, permitindo a construção de estruturas que podem ser usadas para regeneração dos danificados ou até mesmo para testes de drogas e terapias personalizadas.
Outra aplicação é na pesquisa de doenças, fornecendo percepções valiosas sobre a progressão, que podem ser usadas para testar novas terapias ou validar a eficácia de drogas existentes em contexto mais representativo.
Impactos na pesquisa científica
A cultura celular 3D tem tido impacto significativo na pesquisa científica, oferecendo novas oportunidades para entender a fisiologia das estruturas e o desenvolvimento de patologias.
“Sempre que eu penso em 3D, eu penso em câncer. É um modelo que é possível mimetizar certas características”, explica Mendes. De acordo com o pesquisador, boa parte dos estudos visam analisar a possível toxicidade de drogas, o desenvolvimento da doença e, também, fazer teste de cultivo, analisando os impactos das estruturas.
Ao utilizar modelos 3D, os pesquisadores podem simular melhor a interação entre células e medicamentos, fornecendo informações valiosas sobre sua segurança e eficácia antes de prosseguir para ensaios clínicos.
Em suma, a cultura celular tridimensional tem transformado a pesquisa científica, oferecendo abordagens mais relevantes, fisiologicamente precisas e éticas para o estudo de processos biológicos, modelagem de doenças e testes de medicamentos.
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A cultura de células 3D é uma técnica valiosa que permite que pesquisadores e cientistas as estudem em ambiente semelhante ao corpo humano. Ela proporciona maior precisão nos testes, ajuda a promover o progresso nas áreas médica e farmacêutica, e permite a descoberta de novos compostos e terapias para tratar patologias complexas.
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