How to grow a bone - Nina Tandon

Como fazer crescer um osso — Nina Tandon

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

Can you grow a human bone outside the human body?

Podemos fazer crescer um osso humano fora do corpo?

The answer may soon be yes,

A resposta pode vir a ser sim, dentro em breve.

but before we can understand how that's possible,

Mas, antes de compreendermos como é que isso é possível,

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

precisamos de ver como crescem os ossos naturalmente, no corpo.

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

A maior parte dos ossos começam num feto em desenvolvimento

como uma cartilagem macia e flexível.

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

As células que formam o osso substituem a cartilagem

com uma malha mineral esponjosa

made of elements like calcium and phosphate.

feita de elementos como o cálcio e o fosfato.

This lattice gets harder, as osteoblasts,

Esta malha vai ficando mais rija, quando os osteoblastos,

which are specialized bone-forming cells,

que são células especializadas na formação de osso,

deposit more mineral, giving bones their strength.

depositam mais minerais, dando força ao osso.

While the lattice itself is not made of living cells,

Embora a malha em si mesma não seja feita de células vivas,

networks of blood vessels, nerves and other living tissues

crescem redes de vasos sanguíneos, nervos e outros tecidos vivos

grow through special channels and passages.

através de canais e passagens especiais.

And over the course of development,

Durante o processo de 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 os órgãos, permite-nos movimentar-nos,

produces blood cells and more.

produz células sanguíneas e outras coisas.

But this initial building process alone

Mas este processo de construção, só por si,

is not enough to make bones strong and functional.

não chega para tornar os ossos fortes e funcionais.

If you took a bone built this way,

Se agarrarmos num osso assim formado,

attached muscles to it,

lhe ligarmos músculos

and tried to use it to lift a heavy weight,

e tentarmos usá-lo para levantar um peso pesado,

the bone would probably snap under the strain.

o osso provavelmente estala, sob o esforço.

Isso, normalmente, não acontece connosco,

This doesn't usually happen to us

because our cells are constantly reinforcing

porque as nossas células estão sempre a reforçar-se

and building bone wherever they're used,

e a construir osso, sempre que são usadas,

a principle we refer to as Wolff's Law.

um princípio a que se chama a Lei de Wolff.

However, bone materials are a limited resource

Mas os materiais ósseos são um recurso limitado

and this new, reinforcing bone

e este osso novo, reforçado

can be formed only if there is enough material present.

só se pode formar se houver materiais suficientes.

Fortunately, osteoblasts, the builders,

Felizmente, os osteoblastos, os construtores,

have a counterpart called osteoclasts, the recyclers.

têm um complemento, os osteoclastos, os recicladores.

Osteoclasts break down the unneeded mineral lattice using acids and enzymes

Os osteoclastos decompõem a malha mineral desnecessária,

usando ácidos e enzimas

so that osteoblasts can then add more material.

para que os osteoblastos possam acrescentar mais materiais.

One of the main reasons astronauts must exercise constantly in orbit

Uma das principais razões

por que os astronautas têm que fazer exercício em órbita

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

deve-se à falta de pressão sobre o esqueleto, em queda livre.

As projected by Wolff's Law,

Conforme projetado na 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.

o que resulta numa perda de massa óssea e da sua força.

When bones do break, your body has an amazing ability

Quando os ossos estalam, o corpo tem uma capacidade espantosa

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

de reconstruir o osso danificado, como se nunca tivesse estalado.

Certain situations, like cancer removal,

Certas situações, como a remoção de um cancro,

traumatic accidents,

acidentes traumáticos e defeitos genéticos

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

ultrapassam a capacidade natural de regeneração do corpo.

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

As soluções históricas têm incluído preencher os buracos resultantes

com metal, ossos de animais,

animal bones,

or pieces of bone from human donors,

ou bocados de osso de doadores humanos,

but none of these are optimal as they can cause infections

mas nenhuma delas é a melhor porque podem causar infeções

or be rejected by the immune system,

ou serem rejeitadas pelo sistema imunitário,

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

e não conseguem desempenhar muitas 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 fazer crescer um osso feito das células do doente

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

que seja personalizado com a forma exata do buraco.

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

É exatamente isso que os cientistas estão a tentar fazer.

Here's how it works.

Vejamos como funciona.

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

Primeiro, os médicos extraem células estaminais

do tecido adiposo do paciente

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

e fazem TAC para determinar as dimensões exatas do osso em falta.

They then model the exact shape of the hole,

Depois modelam a forma exata do buraco,

either with 3D printers,

com impressoras 3D,

or by carving decellularized cow bones.

ou escavando ossos de vaca a que retiraram as células.

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

São ossos a que foram retiradas todas as células,

leaving only the sponge-like mineral lattice.

deixando apenas a malha mineral tipo esponja.

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

Depois, acrescentam a esta malha as células estaminais do doente

and place it in a bioreactor,

e colocam-na num reator biológico,

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

um aparelho que vai simular todas as condições do interior do corpo.

Temperature, humidity, acidity and nutrient composition

Temperatura, humidade, acidez e composição de nutrientes,

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

tudo o que é necessário para que as células estaminais se diferenciem

into osteoblasts and other cells,

em osteoblastos e outras células,

colonize the mineral lattice,

colonizem a malha mineral,

and remodel it with living tissue.

e a remodelem com tecido vivo.

But there's one thing missing.

Mas falta uma coisa.

Remember Wolff's Law?

Lembram-se da Lei de Wolff?

An artificial bone needs to experience real stress,

Um osso artificial precisa de sofrer uma tensão real,

or else it will come out weak and brittle,

senão ficará fraco e quebradiço,

so the bioreactor constantly pumps fluids around the bone,

por isso, o reator biológico bombeia constantemente fluidos em volta do osso

and the pressure tells the osteoblasts to add bone density.

e a pressão faz com que os osteoblastos aumentem a densidade do osso.

Put all of this together, and within three weeks,

Ponham isto tudo junto e, ao fim de três semanas,

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

o osso já vivo está pronto para sair do reator biológico

and to be implanted into the patient's body.

e ser implantado no corpo do doente.

Embora ainda não se saiba bem

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

se este método funciona com os seres humanos,

lab grown bones have already been successfully implanted in pigs

os ossos criados em laboratório já foram implantados com êxito

and other animals,

em porcos e noutros animais

and human trials may begin as early as 2016.

e as experiências em seres humanos poderão começar já em 2016.