Sistema gerador de microcápsulas de alginato

Abstract

Uma abordagem alternativa para a terapia gênica somática é a entrega da proteína terapêutica através da implantação de células geneticamente modificadas com capacidade de superexpressar o gene de interesse. Os mecanismos de encapsulação foram projetados para proteger as células da rejeição do organismo hospedeiro e para prevenir que as células modificadas se espalhassem, ao mesmo tempo em que permite a secreção protéica. As esferas de alginato formam uma estrutura semi-permeável conveniente para a injeção in vivo. Neste estudo, um protocolo laboratorial eficaz foi otimizado para gerar micro cápsulas de alginato de cálcio com forma e tamanho uniformes, contendo células viáveis. A encapsulação de células baby hamster kidney (BHK) em esferas de alginato foi executada utilizando um dispositivo simples montado com um cilindro de ar comprimido e uma bomba peristáltica. O fluxo de 100 mL/h da solução contendo as células e o fluxo de 10 L/min de ar comprimido geraram as melhores cápsulas em relação ao tamanho e a uniformidade das esferas. As células se mantiveram viáveis em cultura por quatro semanas, sem apresentar sinais de necrose, e a difusão protéica foi observada durante estas quatro semanas. Os resultados destes estudos in vitro demonstram claramente que o micro isolamento de células BHK em alginato, utilizando este dispositivo simples, pode prover um ambiente capaz de preservar as células vivas e viáveis. Além disso, as células encapsuladas sob as condições descritas nesse trabalho, possibilitam a difusão de β-gal mesmo após quatro semanas de tratamento, tornando-se assim potencialmente compatíveis com a entrega de proteína terapêutica.

An alternative approach to somatic gene therapy is to deliver the therapeutic protein by implanting genetically modified cells that could overexpress the gene of interest. Microencapsulation devices were designed to protect cells from host rejection and prevent the foreign cells from spreading while allowing protein secretion. Alginate beads form a semi-permeable structure that is suitable for in vivo injection. In this study we report an effective laboratory protocol to generate calcium alginate microcapsules, following optimization of uniformly shaped and sized particles that contain viable cells. Encapsulation of baby hamster kidney (BHK) cells in alginate beads was performed using a simple device assembled with a cylinder of compressed air and a peristaltic pump. Cell suspension flow of 100 mL/h and air jet flow of 10 L/min allowed best size and shape uniformity of beads. Cells were maintained viable in culture for 4 weeks, with no signs of necrosis, and protein diffusion was observed during these weeks. Results of these in vitro studies clearly demonstrated that microisolation of BHK cells in alginate using a simple assembly device could provide an environment that is capable of preserving live and viable cells. In addition, encapsulated cells under the conditions described were able to secrete β- galactosidase even after four weeks of treatment, thus becoming potentially compatible with therapeutic protein delivery.