Novo modelo de placenta-on-a-chip permite estudo de toxinas ambientais. A exposição a metais tóxicos como o cromo tem sido associada a resultados adversos da gravidez, como interrupção prematura da gestação e baixo peso ao nascer. Como esses efeitos são difíceis e éticamente desafiadores de estudar diretamente em mulheres grávidas, pouco se conhece sobre como essas exposições afetam a gestação.

O modelo de placenta-on-a-chip desenvolvido pelo professor Dan Huh e colegas da Penn Engineering oferece uma maneira de investigar essas questões usando células humanas vivas. Em um estudo publicado na revista Nature Biomedical Engineering, o time liderado por Huh, junto com colaboradores de Princeton, Sogang University em Seul, Coreia e Rutgers University, usou o modelo biotecnológico para examinar como o cromo, um metal tóxico encontrado em alimentos, água de beber e fumaça de tabaco, afeta a capacidade da placenta de suportar o desenvolvimento fetal.

A equipe de pesquisa descobriu que o cromo pode prejudicar a placenta mesmo em níveis de exposição relativamente baixos que não matam as células. Os pesquisadores também identificaram uma proteína que ajuda a proteger a tecido placentário, além de mudanças metabólicas que podem fornecer pistas sobre danos relacionados à exposição.

Recriando a interface materno-fetal

No interior da placenta, o sangue materno e fetal circulam em compartimentos separados e trocam nutrientes e outros substâncias através de uma camada fina de tecido. Huh e seus colegas desenvolveram um dispositivo microfluidoide que recria características-chave dessa interface materno-fetal.

O dispositivo é construído com células placentárias humanas isoladas de placas doadas. Do lado de um, uma camada dessas células é exposta a um fluido que simula o sangue materno que flui. Do outro lado, uma estrutura tridimensional de tecido contém uma rede de vasos sanguíneos fetais inseridos em um suporte hidrogênico.

O modelo também incorpora condições de oxigênio que refletem mais de perto as do interior da placenta do que os sistemas de cultivo celular convencionais. Os pesquisadores podem introduzir tipos celulares adicionais, incluindo células imunes placentárias, para investigar respostas biológicas mais complexas.