NOVASkin®: Modelos 3D de pele humana

Modelos de pele 3D para pesquisa sobre pigmentação, descoberta de medicamentos e testes pré-clínicos que imitam com precisão a pigmentação e a arquitetura da pele humana.

CONTEXTO

A pigmentação da pele é crucial para proteger contra a radiação UV, prevenir danos ao ADN e o cancro da pele. Este sistema depende da melanina produzida pelos melanócitos e transferida para os queratinócitos, envolvendo uma interação complexa entre estas células e os fibroblastos dérmicos. Métodos tradicionais, como culturas 2D e biópsias da pele, não conseguem replicar a estrutura complexa da pele e apresentam limitações significativas, incluindo alterações nos tecidos e falta de manipulação genética. Os modelos animais também não representam com precisão a pigmentação da pele humana.

SOBRE A TECNOLOGIA

O NOVASkin® compreende modelos 3D in vitro de epiderme pigmentada humana e pele reconstruída, reduzindo a necessidade de modelos animais e biópsias de pele humana.

Esses modelos consistem em (i) uma epiderme com melanócitos e queratinócitos e (ii) uma derme com a epiderme e fibroblastos incorporados na matriz extracelular.

Análises histológicas, imuno-histoquímicas e microscópicas demonstraram que esses modelos apresentam pigmentação comparável à pele humana e um processo de transferência de melanina semelhante entre melanócitos e queratinócitos.

Figura 1: Representação esquemática que descreve as etapas da formação da pele pigmentada humana reconstruída e da epiderme. Pele pigmentada humana reconstruída (RHPS): No dia 0, os fibroblastos (fibroblastos dérmicos humanos neonatais, HDFn) são semeados na estrutura para permitir a formação da derme. No dia 7, a formação da epiderme começa com a adição de melanócitos (melanócitos epidérmicos humanos de pele pigmentada escura, HEM-DP), seguida pela adição de queratinócitos (queratinócitos epidérmicos humanos neonatais, HEKn) no dia seguinte. Três dias depois, o meio apical é removido para alcançar a interface ar-líquido e, no dia 24, o modelo está totalmente formado. Epiderme pigmentada humana reconstruída (RHPE): Este modelo é formado numa membrana revestida de colagénio para suportar melanócitos e queratinócitos. No dia 1, os melanócitos são semeados, seguidos pelos queratinócitos no dia seguinte. Um dia depois, a interface ar-líquido é estabelecida e, no dia 15, a epiderme está completa.

Figura 2: Histologia de modelos reconstruídos de pele pigmentada humana e epiderme. Pele pigmentada humana reconstruída (RHPS) (a) e (b), epiderme pigmentada humana reconstruída (RHPE) (c) e (d). A coloração com hematoxilina e eosina (H&E) é mostrada em (a) e (c), e a coloração com Fontana-Masson é mostrada em (b) e (d) para identificar pigmentos em melanócitos e queratinócitos. A derme é visível no modelo de pele e a estratificação e diferenciação da epiderme são visíveis em ambos os modelos. As vistas ampliadas das áreas emolduradas são mostradas nos painéis à direita. As imagens são representativas de três experiências independentes. As setas indicam áreas de acumulação de pigmento nos queratinócitos. Barras de escala, 50 μm

ESTÁGIO DE DESENVOLVIMENTO

TRL 4

APLICAÇÕES E BENEFÍCIOS

Alternativa ética: elimina a necessidade de testes em animais.

A NOVASkin oferece uma alternativa humana aos testes em animais, alinhando-se com os padrões éticos de investigação e reduzindo a dependência de modelos animais. Isso não só aborda questões éticas, mas também atende à crescente pressão regulatória e social para minimizar os testes em animais na investigação científica.

Alta fidelidade: Simula com precisão a arquitetura e a pigmentação da pele humana.

Esses modelos imitam de perto a arquitetura e a pigmentação da pele humana, fornecendo uma representação mais precisa do que as culturas 2D tradicionais ou modelos animais. Esse alto nível de fidelidade garante que os dados e insights obtidos a partir dos modelos sejam altamente relevantes para a biologia humana e aplicações clínicas.

Versatilidade: adequado para estudar uma ampla gama de condições e tratamentos da pele.

O NOVASkin é adequado para estudar várias condições e tratamentos da pele, tornando-o uma ferramenta versátil na investigação dermatológica. Pode ser usado para investigar a pigmentação da pele, modelagem de doenças, respostas inflamatórias e muito mais, fornecendo uma plataforma abrangente para diversas necessidades de investigação.

Personalizável: pode ser geneticamente manipulado para modelar doenças específicas da pele.

Os modelos podem ser geneticamente modificados para simular doenças ou condições específicas da pele, permitindo que os investigadores explorem os mecanismos moleculares subjacentes a essas condições. Esta personalização permite estudos direcionados sobre doenças raras ou complexas da pele e o desenvolvimento de abordagens de tratamento personalizadas.

Estes modelos permitem a substituição completa de animais ou biópsias da pele para estudos de pigmentação da pele, uma vez que recapitulam fielmente tanto a arquitetura da pele humana como o sistema pigmentar. Isto permite a seguinte gama de aplicações:

• Testes farmacológicos: Ideal para avaliar compostos que modulam a pigmentação da pele para fins terapêuticos ou cosméticos, determinando a eficácia de um composto na alteração do conteúdo de melanina epidérmica, avaliando se eles ficam mais claros ou mais escuros, e realizando a quantificação da melanina, por histologia ou imuno-histoquímica
• Modelagem de doenças: Permite a simulação de distúrbios pigmentares da pele, incluindo condições raras como a síndrome de Griscelli.
• Análise da resposta inflamatória: avalia potenciais gatilhos inflamatórios e a descoberta de agentes anti-inflamatórios, quantificando as citocinas produzidas pelas células presentes no modelo. É importante ressaltar que essa lógica também pode ser aplicada à descoberta de compostos anti-inflamatórios que podem ser usados no tratamento de distúrbios como psoríase ou dermatite atópica.
• Pesquisa sobre melanoma cutâneo: permite o estudo da progressão do melanoma cutâneo e outros tipos de câncer de pele.
• Testes cosméticos e farmacológicos: Serve como plataforma pré-clínica para testar cosméticos, medicamentos e compostos bioativos para aplicação na pele.

PROPRIEDADE INTELECTUAL

• NOVASkin é uma marca registada da Universidade NOVA de Lisboa.

OPORTUNIDADE

NOVA Inventors

Duarte Barral

Luís Cabaço

Miguel Seabra

Abel González Oliva