How to grow a bone - Nina Tandon

Como fazer crescer um osso - Nina Tandon

Tradutor: Leonardo Silva Revisor:

Can you grow a human bone outside the human body?

É possível formar um osso fora do corpo humano?

Em breve, a resposta pode ser sim,

The answer may soon be yes,

mas antes de entendermos como isso é possível,

but before we can understand how that's possible,

precisamos analisar como os ossos se formam naturalmente dentro do corpo.

we need to look at how bones grow naturally inside the body.

Most bones start in a growing fetus as a soft, flexible cartilage.

A maioria dos ossos surge ainda na fase fetal, como cartilagem macia e flexível.

Células ósseas substituem a cartilagem por uma treliça mineral esponjosa,

Bone-forming cells replace the cartilage with a spongy mineral lattice

made of elements like calcium and phosphate.

feita de elementos como o cálcio e o fosfato.

This lattice gets harder, as osteoblasts,

A treliça fica mais rígida à medida que os osteoblastos,

which are specialized bone-forming cells,

células especializadas na formação de ossos,

deposit more mineral, giving bones their strength.

depositam mais mineral, dando força aos ossos.

Embora a treliça em si não seja feita de células vivas,

While the lattice itself is not made of living cells,

networks of blood vessels, nerves and other living tissues

redes de vasos sanguíneos, nervos e outros tecidos vivos

crescem em canais e passagens especiais.

grow through special channels and passages.

And over the course of development,

Durante o desenvolvimento,

a legion of osteoblasts reinforce the skeleton

uma legião de osteoblastos reforça o esqueleto

that protects our organs, allows us to move,

que protege nossos órgãos, permite que nos movamos,

produces blood cells and more.

produz células do sangue, entre outras coisas.

Mas apenas esse processo inicial de construção

But this initial building process alone

is not enough to make bones strong and functional.

não é suficiente para deixar os ossos fortes e funcionais.

Se pegasse um osso formado assim,

If you took a bone built this way,

attached muscles to it,

adicionasse músculos a ele

and tried to use it to lift a heavy weight,

e tentasse usá-lo para levantar algo muito pesado,

the bone would probably snap under the strain.

o osso se fraturaria sob a pressão.

Isso normalmente não acontece conosco

This doesn't usually happen to us

because our cells are constantly reinforcing

porque nossas células estão constantemente reforçando

and building bone wherever they're used,

e formando ossos onde quer que sejam usados,

a principle we refer to as Wolff's Law.

um princípio que chamamos de Lei de Wolff.

Contudo, materiais ósseos são um recurso limitado

However, bone materials are a limited resource

and this new, reinforcing bone

e esse osso novo e reforçado

can be formed only if there is enough material present.

só pode se formar se houver material suficiente.

Fortunately, osteoblasts, the builders,

Felizmente, os osteoblastos, ou construtores,

have a counterpart called osteoclasts, the recyclers.

têm seus semelhantes: os osteoclastos, ou recicladores.

Os osteoclastos quebram a treliça mineral desnecessária usando ácidos e enzimas

Osteoclasts break down the unneeded mineral lattice using acids and enzymes

so that osteoblasts can then add more material.

para que os osteoblastos possam acrescentar mais material.

Uma das principais razões por que os astronautas

One of the main reasons astronauts must exercise constantly in orbit

devem se exercitar constantemente em órbita

is due to the lack of skeletal strain in free fall.

é a tensão exercida sobre o esqueleto em queda livre.

As projected by Wolff's Law,

Como demonstrado pela Lei de Wolff,

that makes osteoclasts more active than osteoblasts,

isso torna os osteoclastos mais ativos que os osteoblastos,

resulting in a loss of bone mass and strength.

resultando em uma perda de massa e força ósseas.

Quando os ossos se quebram, seu corpo tem a capacidade incrível

When bones do break, your body has an amazing ability

to reconstruct the injured bone as if the break had never happened.

de regenerá-los como se jamais tivessem se quebrado.

Certain situations, like cancer removal,

Algumas situações, tais como remoção de câncer,

traumatic accidents,

acidentes traumáticos

e falhas genéticas excedem a capacidade natural de regeneração do corpo.

and genetic defects exceed the body's natural ability for repair.

Soluções históricas incluem preencher os buracos resultantes com metal,

Historical solutions have included filling in the resulting holes with metal,

animal bones,

ossos animais

ou pedaços de osso de doadores humanos,

or pieces of bone from human donors,

but none of these are optimal as they can cause infections

mas nenhuma delas é perfeita, já que podem causar infecções

ou ser rejeitadas pelo sistema imunológico,

or be rejected by the immune system,

and they can't carry out most of the functions of healthy bones.

e não conseguem executar a maioria das funções dos ossos saudáveis.

An ideal solution would be to grow a bone made from the patient's own cells

Uma solução ideal seria criar um osso feito com as células do próprio paciente,

that's customized to the exact shape of the hole,

com o formato exato do osso danificado,

and that's exactly what scientists are currently trying to do.

e é exatamente isso que os cientistas têm tentando fazer.

Here's how it works.

Vejamos como funciona.

First, doctors extract stem cells from a patient's fat tissue

Os médicos extraem células-tronco do tecido adiposo do paciente

and take CT scans to determine the exact dimensions of the missing bone.

e realizam tomografias para determinar as dimensões exatas do osso faltante.

Eles criam um molde no formato exato do osso

They then model the exact shape of the hole,

either with 3D printers,

com impressoras 3D

or by carving decellularized cow bones.

ou moldando ossos de boi descelularizados.

Nestes, todas as células são removidas,

Those are the bones where all of the cells have been stripped away,

leaving only the sponge-like mineral lattice.

restando apenas a treliça mineral esponjosa.

Eles acrescentam as células-tronco do paciente a essa treliça

They then add the patient's stem cells to this lattice

e a colocam em um biorreator,

and place it in a bioreactor,

um dispositivo que simula todas as condições intracorporais.

a device that will simulate all of the conditions found inside the body.

Temperature, humidity, acidity and nutrient composition

Temperatura, umidade, acidez e junção de nutrientes

precisam estar todas perfeitas para que as células-tronco se transformem

all need to be just right for the stem cells to differentiate

into osteoblasts and other cells,

em osteoblastos e em outras células,

colonize the mineral lattice,

colonizem a treliça mineral e a remodelem com tecido vivo.

and remodel it with living tissue.

But there's one thing missing.

Mas algo ainda falta.

Remember Wolff's Law?

Lembra-se da Lei de Wolff?

Um osso artificial precisa passar por pressão de verdade,

An artificial bone needs to experience real stress,

ou acabará fraco e quebradiço.

or else it will come out weak and brittle,

Assim, o biorreator lança fluídos em volta do osso,

so the bioreactor constantly pumps fluids around the bone,

and the pressure tells the osteoblasts to add bone density.

e a pressão faz com que os osteoblastos façam sua densidade aumentar.

Put all of this together, and within three weeks,

Após tudo isso, em três semanas,

o osso, agora vivo, está pronto para sair do biorreator

the now living bone is ready to come out of the bioreactor

and to be implanted into the patient's body.

e ser implantado no corpo do paciente.

Embora ainda não haja certeza de que esse método funcionará em humanos,

While it isn't yet certain that this method will work for humans,

lab grown bones have already been successfully implanted in pigs

ossos criados em laboratório já foram implantados com sucesso em porcos

and other animals,

e em outros animais,

e testes em humanos talvez comecem já em 2016.

and human trials may begin as early as 2016.