Potencial, desafios e limitações do uso de organoides em pesquisas científicas
Nos últimos 15 anos, muitas áreas de pesquisa têm avançado significativamente com o uso de organoides

Laboratório da Dra. Fides Zenk, EPFL

Pipetagem de organoides cerebrais na EPFL

21 de maio de 2025, 12:35

Fonte

Rémi Carlier, EPFL

Publicação Original

Escola Politécnica Federal de Lausanne

Áreas

Biologia, Bioquímica, Biotecnologia, Desenvolvimento de Fármacos, Engenharia Biológica, Engenharia de Tecidos, Genética, Indústria Farmacêutica, Metabolismo, Microbiologia, Nanotecnologia Farmacêutica, Toxicologia

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Resumo

Na Suíça, pesquisadores destacaram a importância, o potencial, os desafios e as limitações das pesquisas científicas que usam organoides em laboratório.

Atualmente, o uso dessas estruturas celulares complexas estudadas em placas de Petri viabiliza vários estudos de órgãos do corpo humano que são inacessíveis a medidas e observações, ao mesmo tempo em que também apresenta limitações que ainda não permitem a substituição de estudos com animais.

Mas a comunidade de cientistas que usam organoides em suas pesquisas tem crescido globalmente, e os avanços científicos, tanto em termos de resultados alcançados como em relação aos próprios avanços dos organoides, têm sido cada vez maiores.

Organoides são estruturas tridimensionais multicelulares complexas derivadas de células-tronco humanas ou células primárias e cultivadas em laboratório, que replicam a organização e funções de órgãos específicos, como cérebro, intestino, fígado e rim, dentre outros.

Mas os organoides ainda estão longe de serem exatamente ‘mini-órgãos’, com todas as características e funções de órgãos comuns mas em escala reduzida. Por enquanto, os organoides não possuem vasos sanguíneos nem nervos e não estão localizados em um ambiente com um sistema imunológico funcional – um ponto importante para o estudo de doenças complexas. Eles também não possuem muitos dos tipos de células e tecidos necessários para o funcionamento de órgãos comuns. E talvez o mais importante: eles não estão conectados uns aos outros.

“Se observarmos o intestino humano, por exemplo, um organoide pode replicar apenas a camada externa – a barreira entre ele e o resto do corpo”, disse o Dr. Matthias Lütolf, ex-professor da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, e atualmente pesquisador do Instituto Roche de Biologia Humana, um instituto de pesquisa da farmacêutica Roche em sua sede na Basileia.  “Esse é o tecido epitelial que estamos cultivando em nosso laboratório. Mas cientistas aqui e em outras partes do mundo estão trabalhando arduamente para criar organoides que contenham todos os tipos relevantes de tecido e, portanto, possam funcionar mais como órgãos reais. Mas ainda há muito trabalho a ser feito”, continuou o pesquisador.

De qualquer modo, o potencial do uso de organoides em pesquisas científicas não pode ser desconsiderado: “Há pelo menos duas coisas muito promissoras sobre os organoides: A primeira é a maneira única como eles podem modelar a biologia humana, já que são feitos de células-tronco humanas. Isso abre inúmeras oportunidades na pesquisa translacional”, disse o Dr. Matthias Lütolf.

“A segunda é que eles nos permitem observar diretamente tecidos com as mesmas características do interior do corpo humano e manipulá-los com precisão, dentro de uma placa de Petri. Os organoides abrem caminho para pesquisas biológicas mais impactantes e nos permitem modelar processos que não podem ser modelados com métodos convencionais in vitro”, complementou.

O grupo de pesquisa do Dr. Matthias  Lütolf, convencido do potencial oferecido pelos organoides, começou o projeto de uma ‘fazenda de organoides’, com o apoio da Roche. Ela contará com uma linha de produção automatizada que poderá fabricar dezenas de milhares de organoides por lote, resultando em um método muito mais barato e rápido do que o longo e tedioso processo manual existente.

O uso de organoides estava em ascensão durante meu pós-doutorado, e logo percebemos que eles poderiam ser modelos poderosos para estudar o desenvolvimento inicial do cérebro humano, que é uma das minhas principais áreas de foco

Dra. Fides Zenk, professora de da EPFL.

Apesar das limitações intrínsecas até agora, para algumas finalidades de pesquisa os organoides em sua forma atual já são suficientes. Na EPFL, a professora Dra. Fides Zenk utiliza organoides extensivamente em seu trabalho para investigar como moduladores epigenéticos influenciam as decisões iniciais de desenvolvimento das células cerebrais.

Os pesquisadores liderados pela Dra. Fides Zenk agregam as células em uma matriz para produzir organoides de partes específicas do cérebro e replicar os estágios iniciais do desenvolvimento cerebral. “Atualmente, não temos como visualizar esses estágios como ocorrem dentro de um embrião humano. Portanto, os organoides nos fornecem o modelo perfeito”, destacou a professora.

Os cientistas dos grupos de pesquisa da Dra. Fides Zenk e do Dr. Matthias Lütolf utilizam células-tronco pluripotentes induzidas de humanos adultos, cultivadas em laboratório e programadas para se desenvolver em qualquer tipo de célula, incluindo neurônios.

Os organoides abrem novos caminhos para pesquisas na área de biotecnologia também. Na EPFL, alguns  grupos de pesquisa estão trabalhando nessa área, como o grupo liderado pelo professor Dr. Wouter Karthaus. Sua equipe estuda a biologia do câncer de próstata e de mama por meio de uma abordagem que combina organoides com testes em camundongos e métodos da genômica.

Na área de biotecnologia, a EPFL disponibiliza a Plataforma de Bioengenharia e Tecnologia de Organoides, que fornece instalações de organoides para grupos de pesquisa da EPFL, da Universidade de Lausanne e da Universidade de Genebra, na Suíça. “Apoiamos os cientistas em seus experimentos e os ajudamos a explorar métodos que podem ser novos para eles, a fim de reduzir a barreira de entrada para o uso de organoides e modelos in vitro complexos”, afirmou o Dr. Gaspard Pardon, que coordena a plataforma.

Apesar da relevância dos organoides para vários tipos de estudos científicos, as pesquisas com animais, como camundongos e peixes, continuam sendo importantes tanto para a pesquisa básica quanto para a pesquisa aplicada, particularmente para examinar processos biológicos complexos.

Mas, em um futuro próximo, talvez os organoides consigam substituir as pesquisas com animais: “Estou relutante em dar um prazo para quando os organoides poderão substituir as pesquisas com animais. Os organoides não nos permitem modelar a biologia de organismos inteiros. Algumas perguntas só podem ser respondidas examinando um organismo real – um animal. Levará algum tempo até que modelos mais realistas sejam desenvolvidos, o que marcará um grande passo em direção à substituição [das pesquisas com animais]”, concluiu o Dr. Matthias Lütolf.

Em suas publicações, o Portal SciAdvances tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal SciAdvances tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.

Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Matthias Lütolf

Pesquisador do Instituto Roche de Biologia Humana

Dra. Fides Zenk

Professora de Biologia e Neurociências na EPFL

Dr. Wouter Karthaus

Professor de Biologia Celular e Molecular da EPFL

Dr. Gaspard Pardon

Coordenador da Plataforma de Bioengenharia e Tecnologia de Organoides da EPFL

Mais Informações

Acesse a página da Plataforma de Bioengenharia e Tecnologia de Organoides da EPFL (em inglês).

Acesse a reportagem original completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

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