Cornea na Engenharia de Tecidos

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O papel da Engenharia de tecidos na substituição e reparação da córnea.

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Cornea na Engenharia de Tecidos

  1. 1. CÓRNEAPapel actual da engenharia de tecidos na sua reparação,regeneração e substituição IECT 2011/2012 Nuno Costa MIEBM
  2. 2. SUMÁRIO Anatomia do olho e córnea Patologias da córnea Necessidade de substitutos para córneas Resposta da engenharia de tecidos ás necessidades  Casos de estudo Perspectivas Futuras
  3. 3. ANATOMIA do olho e córnea
  4. 4. Avascular e a sua enervaçãoé desprovida de bainha demielina, o que garante a totaltransparência.Transparência – devido àsua estrutura uniforme,avascular e desidratação.“Immune Privilege”
  5. 5. PATOLOGIAS da Córnea
  6. 6. CLASSIFICAÇÃO GERAL Hereditárias  Distrofia(Keratoconus) Envelhecimento Trauma/Danificação  Alkaline and acidic burns Infecção  Trachoma  herpes simplex virus (HSV)
  7. 7. Dano irreversível ou mau funcionamento da córnea, células do limbus e danificação dos nervos- Perda de transparência - Perda de visão parcial ou total URGÊNCIA de métodos de tratamento
  8. 8. NECESSIDADEde SUBSTITUTOS para córneas
  9. 9. MÉTODOS CIRÚRGICOS – TRATAMENTO CONVENCIONAL Penetrating Keratoplasty (PKP)  Transplantação das três camadas da cornea por um allo enxerto  Um dos tipos de transplante de orgãos com maior sucesso, TAXA DE SUCESSO SUPERIOR A 80% Lamellar keratoplasty (LKP)  Procedimento cirugico alternativo no qual é removido o epitélio e o estroma, danificado ou com doença, deixando o endotélio intacto.
  10. 10. Problemas dos métodos cirúrgicos Casos de alto risco não podem ser tratados com PKP ou LKP:  Danos profundos  Queimaduras alcalinas  Olho muito seco  Doenças oculares  Stevens-Johnson syndrome (SJS)  Ocular citracial pemphigoid  Neurotropic scars  Vascularização  Infecção com o HSV  Desordens imunológicas  Deficiências nas células estaminais
  11. 11. Problemas da utilização da córnea doada Substituição da córnea danificada com um allo enxerto com grande SUCESSO A CURTO PRAZO: Uma TAXA DE REJEIÇÃO DE 15% leva ao FRACASSO de cerca de 10 % dos enxertos em 2 anos A QUANTIDADE de doadores de córneas INFECÇÕES que podem ser passadas do doador para o hospedeiro
  12. 12. NECESSIDADE DE SUBSTITUTOS PARA CORNEAS E NOVOS MÉTODOSMÉTODOS IN SITU para estabilizar e reparar a córneacomo alternativas à cirurgia estão a ganharrapidamente aceitação, assim como novos substitutospara córneas, por exemplo:  Injecção directa de células estaminais  corneal crosslinking (reticulação)  Corneas artificiais
  13. 13. REQUISITOS DE DESIGN DA CÓRNEA1. INTEGRAR durante um longo período de tempo SEM RESPOSTA IMUNOLÓGICA2. Manter permanentemente a TRANSPARÊNCIA do centro óptico3. Ser MECANICAMENTE CONSISTENTE para aguentar a implantação e as exigências fisiológicas4. Permitir a DIFUSÃO DE GASES E NUTRIENTES5. PREVENIR a FORMAÇÃO DE MEMBRANA RETROCORNEAL FIBROSA6. Suportar tanto a RECONSTRUÇÃO DO EPITÉLIO como a AUTO- RENOVAÇÃO DO EPITÉLIO7. Promover a REENERVAÇÃO
  14. 14. RESPOSTAda engenharia de tecidos às necessidades
  15. 15. Ferramenta s Abordagem com Abordagem com Biomateriais tecidos equivalentesKeratoprothesis(Kpros): Substituição e Construção de uma córnea Regeneração baseada equivalente, total ou parcial,Próteses artificiaisconstituídas por biomateriais em células semeadas tendo como ferramentaque servem de suporte e em biomateriais base a célula sem aestrutura a córneas doadas. SCAFFOLDs utilização de biomateriais Fontes Celulares: - Células autologas (de outros nichos) - Allocells - Células estaminais Jason liu, do limbus Corneal Tissue Engineering: A - Células animais Review
  16. 16. ACTUALMENTE Sucessivas falhas das Kpros em:  INTEGRAR  DIFUSÃO DE GASES E NUTRIENTES  PREVENIR FORMAÇÃO DE MEMBRANA RETROCORNEAL FIBROSA  RECONSTRUÇÃO DO EPITÉLIO  REENERVAÇÃO
  17. 17. Aposta na construção de córneas com tecidosequivalentes com ou sem a ajuda de biomateriaisMAIOR POTENCIAL
  18. 18. Casos de estudo
  19. 19. RECONSTRUÇÃO DA CORNEA A PARTIR DE CÉLULASAUTOLOGAS DO EPITÉLIO DA MUCOSA ORAL EM 4 PACIENTES(2004):Propósito: Tentativa de ultrapassar o problema de doenças bilaterais que afectam as células estaminais do limbus. Kohji et al, Corneal Reconstruction with Tissue Engineered Cell Sheets Composed of Autologous Oral Mucosal Epithelium
  20. 20. MÉTODOS E APLICAÇÕES Resultados Reconstrução da cornea a partir de células autologas do epitélio da mucosa oral Experiência para ultrapassar o problema de doenças bilaterais que provocam deficiência nas células estaminais do olho Cultura de célulasEpitélio da mucosaoral Kohji et al, Corneal Reconstruction with Tissue Engineered Cell Epitélio de uma córnea Sheets Composed of Autologous Oral Mucosal Epithelium
  21. 21. Resultados Reconstrução do epitélio ocorreu após uma semana nos quatro pacientes. Transparência da córnea foi restabelecida e a precisão visual aumentou consideravelmente pós operação Durante um período de controlo de 14 meses todas as superfícies corneais mantiveram-se transparentes e não ocorreram complicações
  22. 22. RECONSTRUÇÃO DA CÓRNEA ATRAVÉS DE UMA ABORDAGEMDE SELF-ASSEMBLY DE TECIDO USANDO 3 TIPOS DE CÉLULASNATIVAS (2009)Propósito do estudo: Produzir e caracterizar corneas construidas a partir de células do epitélio, estroma e endotélio, através do método de “Self-assembly”. Mostrar que não é necessário biomateriais como suporte para a reconstrução.Método (Self assembly): Keratocytes (fibroblastos especializados) secretam a sua matriz extracelular e formam camadas de células que são sobrepostas para reconstruir o estroma. Células endoteliais e epiteliais são semeadas em ambos os lados do estroma.
  23. 23. Resultados Proulx et al, Reconstruction of a human cornea by the self-assembly approach of tissue engineering using the three native cell types Córnea reconstruidaCologénio tipo I porimunoflurescência
  24. 24. Proulx et al, Reconstruction of a human cornea by the self-assembly approach of tissue engineering using the three native cell types MÉTODOS E APLICAÇÕES Reconstrução da cornea a partir de células autologas do epitélio da mucosa oral  Experiência para ultrapassar o problema de doenças bilaterais que provocam deficiência nas células estaminais do olhoEpitélio Endotéliopor imunoflurescência por imunoflurescência
  25. 25. PERSPECTIVAS FUTURAS Combinação dos métodos. Abordagem dos Biomateriais com os métodos baseados em células estaminais. Optimizar cada um dos métodos actuais e verificar quais é que se adequam a determinado caso. Fase embrionária, muitas estratégias podem vir a surgir nos próximos anos. Espera-se que a oferta cubra a procura de córneas para transplante e de métodos de regeneração e reparação.
  26. 26. Bibliografia Lanza, Robert and Langer,Robert and Vacanti, Joseph, Principles of tissu engineering, 3th, AP, 2009 p.1011-1060 Atala et al, Principles of Regenerative Medicine, 2th, AP, 2011, p.911-921 Griffith, L.G. and G. Naughton, Tissue engineering current challenges and expanding opportunities. Science, 2002. 295(5557): p. 1009 Hollister, S.J., Porous scaffold design for tissue engineering. Nature materials, 2005. 4(7): p. 518-524. Proulx et al, Reconstruction of a human cornea by the self-assembly approach of tissue engineering using the three native cell types, Molecular vision 2010 Kohji et al, Corneal Reconstruction with Tissue Engineered Cell Sheets Composed of Autologous Oral Mucosal Epithelium, The new england journal of medicine, 2004 Liu, Jason, Corneal Tissue Engineering: A Review , 2008

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