Notícia com publicação científica
Dispositivo microfluídico pode prever eficácia da imunoterapia contra o melanoma
Tecnologia ‘intestino em um chip’ pode contribuir para o estudo dos efeitos da imunoterapia em casos de melanoma

Divulgação, Politécnico de Milão

Dispositivo microfluídico.

20 de fevereiro de 2025, 12:22

Fonte

Politécnico de Milão

Publicação Original

Politécnico de Milão

Áreas

Bioengenharia, Biofísica, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Engenharia Biomédica, Gastroenterologia, Imunologia, Imunoterapia, Medicina, Microbiologia, Oncologia

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Resumo

Para poder prever os efeitos da imunoterapia em pacientes com melanoma, pesquisadores desenvolveram um dispositivo microfluídico 3D que permite reproduzir a arquitetura e a funcionalidade do intestino humano através de células cultivadas e da mimetização do movimento peristáltico intestinal.

Os pesquisadores esperam que o uso do chamado ‘intestino em um chip’ possa evitar o risco de efeitos colaterais desnecessários em pacientes resistentes à imunoterapia.

Foco do Estudo

Desenvolver um sistema microfluídico que possa prever a interação entre a microbiota intestinal e a imunoterapia em casos de melanoma.

Por que é importante?

A interação entre microbiota e imunoterapia é conhecida há algum tempo e é resultado tanto da resposta imune estimulada em todo o corpo pela imunoterapia, quanto de processos locais, especialmente no intestino, onde vive a maioria das bactérias do corpo humano.

Porém, o intestino só pode ser estudado em modelos animais, com todas as limitações que um estudo deste tipo envolve. Não há razões clínicas para submeter um paciente que recebe imunoterapia para melanoma à colonoscopia e à biópsia de cólon.

No entanto, a inflamação intestinal é um dos principais efeitos colaterais da imunoterapia, que muitas vezes faz com que o tratamento seja interrompido.

Estudo

Pesquisadores do Instituto Europeu de Oncologia (IEO) e do Politécnico de Milão, na Itália, desenvolveram um modelo microfluídico do intestino humano em um dispositivo do tamanho de um chip capaz de reproduzir as principais características da inflamação intestinal e prever a resposta de pacientes com melanoma ao tratamento imunoterápico.

O estudo, publicado na revista científica Nature Biomedical Engineering, foi coordenado pelo Dr. Luigi Nezi, líder de Grupo do Departamento de Oncologia Experimental do IEO, e pelo Dr. Marco Rasponi, professor do Departamento de Eletrônica, Ciência da Computação e Bioengenharia do Politécnico de Milão. Além de pesquisadores do IEO e do Politécnico de Milão, também participaram do estudo pesquisadores da Universidade de Paris Cité, na França; do MD Anderson Cancer Center e da Universidade do Estado do Oregon, nos EUA, e da Universidade de Turim, na Itália.

Os pesquisadores aplicaram  a tecnologia de ‘órgão em um chip’ ao cólon com detalhes inovadores projetados especificamente para destacar a ligação entre microbiota intestinal e imunoterapia.

O novo sistema de ‘intestino em um chip’ imita a arquitetura e a funcionalidade do intestino humano e se baseia em células intestinais cultivadas em conjunto com células endoteliais microvasculares em um sistema 3D microfluídico compartimentalizado e acionado com um movimento semelhante ao movimento peristáltico intestinal.

Verificamos que a microbiota de pacientes com melanoma que não respondem à imunoterapia apresenta características pró-inflamatórias pronunciadas, que prejudicam a integridade da barreira epitelial intestinal e promovem a produção de moléculas capazes de regular o sistema imunológico

Dr. Mattia Ballerini, pesquisador de pós-doutorado no Politécnico de Milão e primeiro autor do estudo

Resultados

“A tecnologia patenteada uBeat, de propriedade do Politécnico de Milão, é a base do nosso novo modelo de ‘intestino em um chip’. Neste trabalho, nós a aplicamos para recriar o movimento peristáltico típico do trato intestinal. Graças aos movimentos contínuos gerados pelo uBeat, é possível diferenciar as principais populações intestinais a partir de organoides humanos, reproduzindo um ambiente altamente realista em um chip”, explicou o Dr. Marco Rasponi.

“A capacidade de orientar processos biológicos tão complexos somente por meio da engenharia abre perspectivas muito promissoras, especialmente na criação de modelos in vitro humanizados destinados a substituir o uso de animais em diversos campos”, continuou o pesquisador.

Essas características podem ser usadas na clínica como marcadores para prever a resposta à imunoterapia e estratificar os pacientes, de modo que o tratamento possa ser administrado apenas àqueles com maior probabilidade de se beneficiarem.

O uso do ‘intestino em um chip’ poderá evitar o risco de efeitos colaterais desnecessários em pacientes resistentes à terapia, dando aos oncologistas a possibilidade de administrar quaisquer terapias que levem a uma melhor resposta.

Os pesquisadores agora estão usando o sistema para estudar os mecanismos moleculares envolvidos na resposta à imunoterapia em outros tipos de câncer.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Luigi Nezi

Líder de Grupo do Departamento de Oncologia Experimental do Instituto Europeu de Oncologia (IEO)

Dr. Marco Rasponi

Professor do Departamento de Eletrônica, Ciência da Computação e Bioengenharia do Politécnico de Milão

Dr. Mattia Ballerini

Pesquisador de pós-doutorado no Politécnico de Milão

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica Nature Biomedical Engineering (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Politécnico de Milão (em italiano).

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