Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Stanford descobriram uma maneira de regenerar, em ratos e tecido humano, a almofada de cartilagem encontrada nas articulações.

A perda dessa camada de tecido escorregadia e absorvente de choque, chamada cartilagem articular, éresponsável por muitos casos de dor nas articulações e artrite, que atinge mais de 55 milhões de americanos. Quase 1 em cada 4 americanos adultos sofre de artrite e muitos mais sofrem de dores nas articulações e inflamação em geral.

Os pesquisadores de Stanford descobriram como fazer crescer a cartilagem articular novamente causando uma leve lesão ao tecido da articulação e, em seguida, usando sinais químicos para orientar o crescimento de células-tronco esquelanãticas conforme as lesões cicatrizam. O trabalho foi publicado em 17 de agosto na revista Nature Medicine .

“A cartilagem tem potencial regenerativo praticamente zero na idade adulta, então, uma vez ferida ou desaparecida, o que podemos fazer pelos pacientes tem sido muito limitado”, disse o professor assistente de cirurgia Charles KF Chan , PhD. “a‰ extremamente gratificante encontrar uma maneira de ajudar o corpo a regenerar este importante tecido.”

O trabalho se baseia em pesquisas anteriores em Stanford, que resultaram no isolamento da canãlula-tronco esquelanãtica, uma canãlula que se auto-renova e também éresponsável pela produção de osso, cartilagem e um tipo especial de canãlula que ajuda as células do sangue a se desenvolverem na medula a³ssea. As novas pesquisas, como as descobertas anteriores de células-tronco esquelanãticas de camundongos e humanas, foram realizadas principalmente nos laboratórios de Chan e no professor de cirurgia Michael Longaker , MD.

A cartilagem articular éum tecido complexo e especializado que fornece uma almofada lisa e ela¡stica entre os ossos nas articulações. Quando essa cartilagem édanificada por trauma, doença ou simplesmente afina com a idade, os ossos podem esfregar diretamente uns nos outros, causando dor e inflamação, o que pode resultar em artrite.

A cartilagem danificada pode ser tratada por meio de uma técnica chamada microfratura, na qual pequenos orifa­cios são feitos nasuperfÍcie de uma articulação. A técnica de microfratura faz com que o corpo crie um novo tecido na articulação, mas o novo tecido não se parece muito com a cartilagem.

 “A microfratura resulta no que échamado de fibrocartilagem, que na verdade émais parecido com tecido cicatricial do que cartilagem natural”, disse Chan. “Ele cobre o osso e émelhor do que nada, mas não tem o salto e a elasticidade da cartilagem natural e tende a se degradar com relativa rapidez.”  

A pesquisa mais recente surgiu, em parte, por meio do trabalho do cirurgia£o Matthew Murphy, PhD, pesquisador visitante de Stanford que agora estãona Universidade de Manchester. “Nunca achei que alguém realmente entendesse como a microfratura realmente funcionava”, disse Murphy. “Percebi que a única maneira de entender o processo era observar o que as células-tronco estãofazendo após a microfratura.” Murphy éo autor principal do artigo. Chan e Longaker são co-autores seniores.

Por muito tempo, disse Chan, as pessoas presumiram que a cartilagem adulta não se regenerava após a lesão porque o tecido não tinha muitas células-tronco esquelanãticas que pudessem ser ativadas. Trabalhando em um modelo de mouse, a equipe documentou que a microfratura ativou as células-tronco esquelanãticas. Deixadas por conta própria, no entanto, essas células-tronco esquelanãticas ativadas regeneraram fibrocartilagem na articulação.

Mas e se o processo de cura após a microfratura pudesse ser direcionado para o desenvolvimento da cartilagem e para longe da fibrocartilagem? Os pesquisadores sabiam que, a  medida que o osso se desenvolve, as células devem primeiro passar por um esta¡gio de cartilagem antes de se transformar em osso. Eles tiveram a ideia de que poderiam encorajar as células-tronco esquelanãticas da articulação a iniciar um caminho para se tornarem osso, mas interromper o processo no esta¡gio de cartilagem.

Os pesquisadores usaram uma molanãcula poderosa chamada protea­na morfogenanãtica a³ssea 2 (BMP2) para iniciar a formação a³ssea após a microfratura, mas pararam o processo no meio do caminho com uma molanãcula que bloqueou outra molanãcula sinalizadora importante na formação a³ssea, chamada fator de crescimento endotelial vascular (VEGF). 

“O que acabamos com foi uma cartilagem feita do mesmo tipo de células da cartilagem natural, com propriedades meca¢nicas compara¡veis, ao contra¡rio da fibrocartilagem que geralmente obtemos”, disse Chan. “Ele também restaurou a mobilidade de camundongos com osteoartrite e reduziu significativamente sua dor”.

Como uma prova de princa­pio de que isso também pode funcionar em humanos, os pesquisadores transferiram tecido humano para camundongos que foram criados para não rejeitar o tecido e foram capazes de mostrar que as células-tronco esquelanãticas humanas poderiam ser direcionadas para o desenvolvimento ósseo, mas paradas na cartilagem palco.

O pra³ximo esta¡gio da pesquisa éconduzir experimentos semelhantes em animais maiores antes de iniciar os testes clínicos em humanos. Murphy aponta que, devido a  dificuldade de trabalhar com juntas muito pequenas de mouse, pode haver algumas melhorias no sistema que eles podem fazer a  medida que se movem para juntas relativamente maiores.

Os primeiros testes clínicos em humanos podem ser para pessoas com artrite nos dedos das ma£os e dos panãs. “Podemos comea§ar com articulações pequenas e, se funcionar, passara­amos para articulações maiores, como os joelhos”, diz Murphy. “No momento, uma das cirurgias mais comuns para artrite nos dedos étirar o osso da base do polegar. Nesses casos, podemos tentar isso para salvar a articulação e, se não funcionar, retiramos o osso como fara­amos de qualquer maneira. Ha¡ um grande potencial de melhoria e a desvantagem éque estara­amos de volta ao ponto em que esta¡vamos antes. ”

Longaker destaca que uma vantagem de sua descoberta éque os principais componentes de uma terapia potencial são aprovados como seguros e eficazes pelo FDA. "O BMP2 já foi aprovado para ajudar na cura a³ssea e os inibidores de VEGF já são usados ​​como terapias antica¢ncer", disse Longaker. “Isso ajudaria a acelerar a aprovação de qualquer terapia que desenvolvemos.”

A cirurgia de substituição da articulação revolucionou a forma como os médicos tratam a artrite e émuito comum: aos 80 anos, 1 em cada 10 pessoas fara¡ uma substituição da anca e 1 em cada 20 tera¡ uma substituição do joelho. Mas essa substituição da articulação éextremamente invasiva, tem uma vida útil limitada e érealizada apenas depois que a artrite atinge e os pacientes sofrem dores duradouras. Os pesquisadores dizem que podem imaginar um tempo em que as pessoas sera£o capazes de evitar a artrite em primeiro lugar, rejuvenescendo a cartilagem nas articulações antes que ela se degrade seriamente.

 “Uma ideia éseguir um modelo 'Jiffy Lube' de reposição de cartilagem”, disse Longaker. “Vocaª não espera que os danos se acumulem - vocêvai periodicamente e usa essa técnica para aumentar sua cartilagem articular antes de ter um problema.”

Longaker éProfessor Deane P. e Louise Mitchell na Escola de Medicina e codiretor do Instituto de Biologia de Canãlulas-Tronco e Medicina Regenerativa. Chan émembro do Instituto de Biologia de Canãlulas-Tronco e Medicina Regenerativa e Imunologia de Stanford.

Outros cientistas de Stanford que participaram da pesquisa foram o professor de patologia Irving Weissman, MD, o Virginia e DK Ludwig Professor em Investigação Cla­nica em Pesquisa do Ca¢ncer; professor de cirurgia Stuart B. Goodman, MD, o professor de cirurgia Robert L. e Mary Ellenburg; professor associado de cirurgia ortopanãdica Fan Yang, PhD; professor de cirurgia Derrick C. Wan, MD; instrutor de cirurgia ortopanãdica Xinming Tong, PhD; pesquisador de pa³s-doutorado Thomas H. Ambrosi, PhD; pesquisador visitante de pa³s-doutorado Liming Zhao, MD; os profissionais de pesquisa em ciências da vida Lauren S. Koepke e Holly Steininger; Estudante de MD / PhD Gunsagar S. Gulati, PhD; estudante de graduação Malachia Y. Hoover; o ex-aluno Owen Marecic; ex-estudante de medicina Yuting Wang, MD; e gerente do laboratório de microscopia de varredura por sonda Marcin P. Walkiewicz, PhD.