A Engenharia de Tecidos e as perspectivas para o futuro

Matéria do suplemento especial da revista ImplantNews mostra que a Engenharia de Tecidos tem traçado um caminho sólido e de impacto na terapia periodontal regenerativa.

A Odontologia Regenerativa pode ser definida como um ramo da Medicina Regenerativa focada na aplicação dos princípios da Engenharia Tecidual, voltada para restaurar a estrutura e a função dos tecidos e órgão dental injuriados1. Por sua vez, a Engenharia Tecidual é o campo da Ciência que aplica os conhecimentos biológicos, físicos e químicos para controlar e direcionar a neoformação tecidual. Desta maneira, prevê o uso de uma gama de soluções para problemas clínicos desafiadores que não são adequadamente resolvidos com o uso das técnicas convencionais1-2.

Sob o ponto de vista da Periodontia, um dos grandes desafios na prática clínica tem sido a indicação de técnicas regenerativas que promovam o completo restabelecimento das estruturas periodontais de suporte. Algumas abordagens regenerativas, como regeneração tecidual guiada, uso de enxertos/substitutos ósseos e das proteínas derivadas do esmalte, utilizadas isoladamente ou em associação, têm resultado em ganho de inserção clínica, redução da profundidade de sondagem e preenchimento ósseo radiográfico2-3. Contudo, as evidências científicas mostram uma ampla variabilidade dos resultados clínicos e baixa previsibilidade em promover a regeneração verdadeira das estruturas periodontais. Somado a isso, essas técnicas regenerativas apresentam indicação clínica limitada, restringindo-se a defeitos periodontais infraósseos de duas e três paredes, e lesões de furca grau II de Hamp2-3.

Uma variedade de fatores pode interferir no potencial regenerativo periodontal, dentre eles a extensão da destruição das estruturas periodontais, a anatomia dos defeitos ósseos e a capacidade de controle do biofilme bacteriano e da modulação da resposta imune-inflamatória dos pacientes2. Considerando o avanço no conhecimento dos eventos celulares e moleculares envolvidos no processo de formação e cicatrização dos tecidos periodontais, sugere-se que, após o tratamento periodontal básico e controle da progressão da doença periodontal, o periodonto remanescente apresenta uma limitada capacidade para restabelecer sua arquitetura e função original3-4. Neste contexto, o recente progresso do conhecimento nos campos da ciência de biomateriais, na biologia das células-tronco e na identificação de moléculas sinalizadoras-alvo (por exemplo, os fatores de crescimento) tem possibilitado a proposição de algumas alternativas terapêuticas baseadas no princípio da Engenharia Tecidual (Figura 1), a qual visa modificar o potencial regenerativo do periodonto remenascente, ampliando assim a capacidade de neoformação tecidual.

Em relação à engenharia tecidual periodontal, duas estratégias terapêuticas têm sido propostas: endogenous regenerative technology (ERT) ou cell homing e cell delivery, ou transplante celular (Figura 2)4-5. A primeira abordagem consiste em estimular a proliferação das células progenitoras localizadas no periodonto remanescente e direcionar sua diferenciação em células especializadas capazes de formarem novo cemento, ligamento periodontal e osso alveolar4.

Para que isso ocorra, é fundamental promover a modificação do microambiente do defeito periodontal, utilizando fatores de crescimento e outras moléculas sinalizadoras associados a um biomaterial carreador. Os fatores de crescimento (FCs) desempenham o papel de estimular a migração e a proliferação das células progenitoras presentes no ligamento periodontal remanescente, e direcionar a formação de novos vasos sanguíneos e de matriz tecidual extracelular. Ao mesmo tempo, o biomaterial participa desse processo de cicatrização, desempenhando as funções de carreador e de liberação controlada de moléculas sinalizadoras bioativas. Quando o carreador apresenta uma estrutura tridimensional, pode promover a manutenção do espaço do defeito periodontal, garantindo condições para revascularização e deposição das matrizes teciduais2,4.

Atualmente, na prática clínica periodontal, três produtos comercialmente disponíveis podem ser indicados para terapia regenerativa quando pensamos em adotar a estratégia da ERT ou cell homing: 1) fator de crescimento derivados de plaqueta-BB (rhPDGF-BB)/β-tricálcio fosfato (β-TCP) – GEM 21S, BioMimetic Therapeutics; 2) peptídeo sintético P-15/matriz inorgânica de osso bovino (PepGen P-15); e 3) proteínas derivadas do esmalte (Emdogain). Também estão sendo estudadas outras moléculas-chave que participam dos processos de formação e cicatrização periodontal. O fator de crescimento de fibroblasto-2 (rhFGF-2) e o fator-5 de crescimento e de diferenciação (rhGDF-5) estão sendo testados em estudos clínicos fase II/III, enquanto a proteína osteogênica (OP-1), as proteínas ósseas morfogenéticas -6 e -12 (BMP-6 e BMP-12) e o esclerostin (SOST) estão sendo avaliados em estudos pré-clínicos2.

Dentre os produtos aprovados para uso clínico, as proteínas derivadas da matriz do esmalte (MDE) têm sido mais amplamente utilizadas e detêm o maior número de evidências clínicas e científicas. De maneira resumida, os resultados mostram um ganho adicional de inserção clínica de 1,3 mm em defeitos infraósseos e maior ganho de inserção horizontal em lesões de furca Classe II tratados com MDE, comparado ao retalho para raspagem e RTG, respectivamente2-3. Em relação ao peptídeo sintético P-15, composto por uma sequência de 15 aminoácidos da proteína colágeno tipo I associado à hidroxiapatita de origem bovina, os estudos mostram um aumento na porcentagem de preenchimento ósseo em defeitos verticais e de lesão de furca Classe II, quando comparado ao uso da hidroxiapatita isoladamente. No entanto, vale ressaltar que até o momento nenhum estudo clínico foi publicado avaliando a resposta ao tratamento somente com o peptídeo P-15 sem a hidroxiapatita2.

Uma abordagem mais recente e com resultados clínicos interessantes é a associação do PDGF-BB/β-TCP. O PDGF-BB é um fator de crescimento que participa do processo de cicatrização dos tecidos mineralizado (osso) e mole (gengiva), regulando a proliferação e migração celular, e a angiogênese. Os resultados dos estudos clínicos multicêntricos, que utilizaram o PDGF-BB/β-TCP como terapia regenerativa em defeitos infraósseos, demonstraram um ganho médio de inserção de 4,3 mm versus 3,2 mm no grupo-controle (β-TCP isolado) e 3,7 mm de ganho ósseo linear versus 1,2 mm no controle, após 36 meses de acompanhamento. Histologicamente, as evidências científicas mostram que a associação rhPDGF-BB/β-TCP favorece a formação de novo osso, novo cemento e de fibras do ligamento periodontal funcionalmente orientadas2.

Dentro do conceito de biomodificação do ambiente periodontal, a aplicação da terapia gênica pode ser considerada uma das estratégias mais recentes e inovadoras6. Por definição, a terapia gênica consiste no tratamento de doenças ou desordens por meio da transferência de material genético, o qual irá modular as células do próprio paciente a produzir os agentes terapêuticos. A transferência do material genético pode ser realizada usando vetores virais e não virais.

A vantagem dessa abordagem em relação à aplicação direta das moléculas bioativas é o fato dessa tecnologia possibilitar: 1) maior sustentabilidade das biomoléculas, uma vez que os vetores conservam a expressão dos genes por semanas, enquanto a meia-vida das proteínas recombinantes varia de horas a alguns dias; e 2) codificar uma sequência genética que possibilita a liberação controlada de um conjunto de moléculas-alvos, mimetizando o processo de regeneração tecidual. Resultados promissores em termos de maior extensão de regeneração verdadeira (novo osso, cemento e ligamento periodontal) foram observados em defeitos periodontais criados em modelos animais e tratados com vetores que carregavam os genes para superexpressão de BMP7 e BMP2. No entanto, existem ainda vários desafios na transferência dessa técnica para a prática clínica, principalmente no que diz respeito ao uso de vetores que sejam suficientemente seguros a ponto de não induzirem uma resposta inflamatória exagerada2,6.

Outra estratégia terapêutica na Engenharia Tecidual consiste no transplante de células para o interior do defeito periodontal, a fim de potencializar o processo regenerativo. A terapia celular conhecida também como cell delivery ou transplante celular pode acelerar a regeneração periodontal por meio de dois mecanismos: indireto, no qual as células transplantadas secretam moléculas bioativas que irão estimular as células progenitoras locais; ou direto, em que as células progenitoras transplantadas proliferam e se diferenciam em células especializadas e formadoras de novos tecidos periodontais. Com os avanços no conhecimento sobre a biologia das células-tronco, diferentes fontes doadoras de células pluripotentes, altamente proliferativas e não imunogênicas já foram identificadas em tecidos da cavidade oral (ligamento periodontal, polpa dental, papila apical, folículo dental e gengiva) e extraorais (tecido adiposo e medula óssea)5.

Em termos de regeneração periodontal, a principal fonte celular são as células progenitoras provenientes do ligamento periodontal, as quais são responsáveis pela osteogênese e cementogênese no processo de remodelação tecidual. Em estudos pré-clínicos, defeitos de furca Classes II e III tratados com células progenitoras autógenas do ligamento periodontal tiveram maior formação de novo cemento, de regeneração periodontal e de área de novo osso, acompanhada por menor extensão de epitélio juncional longo3. O transplante destas células nos defeitos periodontais é comumente realizado com material carreador (scaffold), como esponja de colágeno e enxertos ósseos à base de HA/β-TCP.

Mais recentemente, alguns trabalhos têm mostrado que é possível desenvolver membranas celulares (cell sheets) em laboratório, as quais são compostas por várias camadas de células unidas pela matriz extracelular. Essa estrutura possibilita o transplante celular na ausência de um material carreador, o qual pode ser uma alternativa promissora para o tratamento de defeitos de deiscência óssea5. Até o momento, a maior parte das evidências clínicas sobre a utilização da terapia celular no tratamento de defeitos periodontais é proveniente de relatos de caso. Somente dois estudos clínicos controlados randomizados foram publicados, mostrando os resultados do tratamento de defeitos infraósseos com transplante autógeno de células progenitoras.

Embora os resultados sugerirem um impacto positivo da terapia celular na regeneração periodontal, as evidências ainda são muito limitadas frente ao custo dos reagentes utilizados para a expansão celular em laboratório e a infraestrutura necessária para a transferência desta abordagem para a rotina clínica. Deve-se destacar também que mais ensaios clínicos randomizados são necessários para ampliar o número e o tipo de defeitos tratados, além de avaliar se pacientes sistemicamente comprometidos podem se beneficiar dessa terapia7.

Em resumo, a Engenharia Tecidual tem traçado um caminho sólido e de impacto na terapia periodontal regenerativa. Entretanto, numerosos desafios ainda existem para que essas tecnologias venham fazer parte da rotina clínica. Dentre esses desafios, podemos destacar a necessidade de compreender a sequência exata dos eventos biológicos envolvidos no recrutamento, na proliferação e na diferenciação celular; definir o número de células relevante clinicamente e como ocorre a sua integração com a matriz tecidual pré-existente; e desenvolver biomateriais com propriedades funcionais mais parecidas com os tecidos periodontais. Vale ressaltar que o sucesso da regeneração periodontal dependerá também da identificação das situações clínicas que irão se beneficiar dessas novas tecnologias.

Referências

1. Torvi SJ, Munniswamy K. Regenerative dentistry: current and future perspectives to rejuvanate and reclaim dental tissues. J Inter Clin Dent Res Org 2014;6:112-17.
2. Lin Z, Rioz HF, Cochran DL. Emerging regenerative approaches for periodontal reconstruction: a systematic review from the AAP Regeneration Workshop. J Perioodntol 2015;86(suppl.):134-52.
3. Sallum EA, Ribeiro FV, Ruiz KS, Sallum AW. Experimental and clinical studies on regenerative periodontal therapy. Periodontol 2000 2019;79(1):22-55.
4. Che F-M, Zhang J, Zhang M, An Y, Chen F, Wu Z-F. A review on endogenous regenerative technology in periodontal regenerative medicine. Biomaterials 2010;31(31):7892-927.
5. Chen F-M, Sun H-H, Lu H, Yu Q. Stem cell-delivery therapeutics for periodontal tissue regenaration. Biomaterials 2012;33(27):6320-44.
6. Rios HF, Lin Z, Oh B, Park CH, Giannobile WV. Cell and gene-based therapeutic strategies for periodontal regenerative medicine. J Periodontol 2011;82(9):1223-37.
7. Novello S, Debouche A, Phillippe M, Naudet F, Jeanne S. Clinical application of mesenchymal stem cells in periodontal regeneration: a systematic review and meta-analysis. J Periodontal Res 2020;55(1):1-12.

Autora

Autora

Karina Gonzales Silvério Ruiz
Professora associada do Depto. de Prótese e Periodontia, área de Periodontia – FOP-Unicamp.