Pesquisadores suíços criam pulmão artificial para estudar coágulos de sangue de Covid-19

Um médico belga estuda um raio-x dos pulmões de um paciente suspeito de ter Covid-19, 24 de março de 2020. Keystone / Stephanie Lecocq

Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL) criaram um pulmão artificial para entender melhor como o novo coronavírus causa coágulos sanguíneos em certos pacientes.

Um estudoLink externo recente revelou que cerca de 10% dos pacientes hospitalizados com Covid-19 desenvolvem coágulos sanguíneos, no entanto, não está claro por que o vírus causa esta reação. Nos casos mais graves, os coágulos de sangue podem resultar em um derrame.

Para investigar este fenômeno e outras infecções por Covid-19, os cientistas da EPFL desenvolveram um chip microfluído que modela o pulmão humano e reproduz parte de sua estrutura.

O chip contém células epiteliais pulmonares, células de vasos sanguíneos e células do sistema imunológico, e permite aos cientistas observar diretamente como o vírus ataca células humanas e desencadeia a formação de coágulos sanguíneos.

Quando isso acontece, os cientistas dizem que dois mecanismos podem estar ocorrendo. Um é a produção excessiva de citocinas, que são proteínas que desempenham um papel na sinalização imunológica das células, levando às chamadas “tempestades de citocinas”. Estas podem danificar os vasos sanguíneos e causar a formação de coágulos sanguíneos, e são potencialmente fatais.

A outra razão possível é o dano ao revestimento interno dos vasos sanguíneos – ou ao endotélio – nos pulmões. Os pulmões têm muito deste tipo de tecido, e quando é danificado, o sangue pode coagular facilmente e formar coágulos.

Chip pulmão

Para ajudar a descobrir, a equipe da EPFL pegou um dispositivo “lung-on-a-chip” (pulmão em forma de chip) e o adaptou para modelar as etapas individuais de um ataque de SARS-CoV-2 aos pulmões. O dispositivo contém canais microflúidos que fornecem nutrientes às células do chip, que são dispostas de modo a recriar uma parcela dos pulmões.

Dentro do chip há uma camada de células epiteliais, as células que revestem os pulmões, e uma camada de células endoteliais, as células que revestem os vasos sanguíneos. Estas duas camadas são separadas por uma membrana.

Durante seus testes, quando o vírus foi introduzido em seu dispositivo, ele primeiro atacou a camada externa de células epiteliais, assim como em uma infecção natural. A equipe descobriu que dentro de um dia o vírus havia atingido a camada interna das células endoteliais e causado danos consideráveis nos dias seguintes.

“Houve danos suficientes para destruir o endotélio e expor o sangue nos vasos ao ar, causando a formação de coágulos”, diz Vivek Thacker, pesquisador pós-doutorando. “Com nosso sistema de lung-on-a-chip, descobrimos que o vírus pode estar causando coágulos de sangue ao atacar diretamente o endotélio. No entanto, isso não significa que as citocinas também não desempenham um papel e pioram as coisas”. 

Para aprofundar seu entendimento, a equipe planeja usar seu lung-on-a-chip com amostras de sangue reais para que possam observar diretamente a formação do coágulo.