O projeto RODIN, financiado por uma bolsa Synergy do European Research Council (ERC-SyG), bolsa Sinergia do Conselho Europeu de Investigação, no valor de 10 M€, vai investigar como as células vivas podem tornar-se as arquitetas dos biomateriais do futuro.

O projeto resulta de uma parceria entre a Universidade de Aveiro (UA), o Imperial College London e a Universidade de Lisboa.

O RODIN – Cell-mediated Sculptable Living Platforms propõe uma mudança radical na engenharia de tecidos: em vez de os cientistas desenharem materiais para as células, o projeto vai dar às próprias células materiais que estas possam moldar ativamente, registar o que fazem e aprender as regras por detrás desse comportamento. 

O desafio científico central é compreender como as células remodelam, física e biologicamente, o seu meio envolvente e transformar esse conhecimento em princípios para criar biomateriais mais eficientes e mais próximos dos sistemas vivos.

Se for bem-sucedido, o RODIN abrirá uma nova forma de engenharia de sistemas vivos.

Materiais e células deixarão de ter uma relação de sentido único, em que o material apenas acolhe as células. Em vez disso, ambos se adaptam mutuamente.

Isto poderá conduzir a: andaimes mais inteligentes para regeneração de tecidos, modelos de doença mais realistas, plataformas de ensaio de fármacos mais rápidas e a uma redução da experimentação animal.

O consórcio reúne três investigadores de topo com competências altamente complementares: João Mano (professor do Departamento de Química da Universidade de Aveiro e membro do laboratório associado CICECO – Instituto de Materiais de Aveiro), engenheiro de biomateriais; Tom Ellis (professor do Imperial College London, Reino Unido), biólogo sintético; e Nuno Araújo (professor da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa), físico especializado em sistemas complexos.

Juntos vão repensar a forma como materiais e sistemas vivos coevoluem.

Dos suportes passivos aos materiais moldados por células Durante décadas, os biomateriais para aplicação médica foram sobretudo concebidos por humanos, muitas vezes através de um processo lento, formulação a formulação, que não capta totalmente aquilo de que as células realmente precisam. Esta abordagem tem limites claros.

As células em embriões ou em tecidos em regeneração não esperam por um suporte perfeito.

Elas puxam, empurram, dobram, excretam e reorganizam o seu microambiente até que este corresponda ao seu programa de desenvolvimento.

O RODIN vai recriar algo semelhante no laboratório.

A equipa vai desenvolver filmes de biomateriais muito finos, flexíveis e moldáveis, que as células vivas conseguem deformar à medida que crescem.

À medida que as células se organizam, deixam uma impressão no material.

Ao analisar as estruturas que as células criam quando lhes é pedido que formem um determinado tecido, o projeto pretende descobrir os sinais geométricos e mecânicos que as próprias células consideram ideais.

Este é o desafio central: descodificar as regras arquitetónicas que as células aplicam de forma instintiva e reutilizá-las para desenhar melhores materiais.

Para enfrentar este desafio, o RODIN combina: engenharia de biomateriais para criar filmes ultrafinos, reconfiguráveis e sensíveis às forças celulares; biologia sintética para incorporar funções biológicas controláveis nesses filmes e orientar o comportamento celular a partir do interior; física computacional e aprendizagem automática para modelar a interação entre mecânica, geometria e bioquímica e extrair regras de grandes conjuntos de dados sobre interações célula-material.

É esta integração que torna o projeto possível. Só observando a remodelação impulsionada pelas células em materiais bem definidos e analisando-a de forma quantitativa é que a equipa pode passar de biomateriais por tentativa e erro para biomateriais baseados em regras.

“As células são as engenheiras da natureza. Se lhes dermos as ferramentas certas e observarmos com atenção o que constroem, conseguimos aprender os seus próprios planos”, referem os responsáveis do projeto.

O RODIN é financiado ao abrigo do regime Synergy do European Research Council, que apoia grupos de investigadores de excelência que se juntam para enfrentar problemas tão ambiciosos que não podem ser resolvidos por um único investigador principal.

Tal como em todas as bolsas do ERC, a excelência científica é o único critério de seleção, sendo que nos projetos Synergy se acrescenta a necessidade de uma colaboração genuína e interdependente entre os parceiros. Historial de bolsas atribuídas pelo Conselho Europeu de Investigação João Mano, coordenador do grupo de investigação COMPASS, do Laboratório Associado CICECO – Instituto de Materiais de Aveiro, abraça mais este desafio que considera “altamente motivador e será fundamental para o grupo e a unidade de investigação continuarem a progredir cientificamente”, após ter coordenado projetos financiados com duas bolsas avançadas e três bolsas prova de conceito financiadas pelo Conselho Europeu de Investigação (ERC).

João Mano será o investigador principal correspondente (Corresponding PI) do projeto, termo que poderá traduzir como investigador principal porta-voz.

Nuno Araújo (Universidade de Lisboa) e Tom Ellis (Imperial College London) serão os outros dois investigadores principais do projeto RODIN.

Texto e foto: UA