Embora a pesquisa ainda não possa prescindir do uso de animais nos experimentos que testam novos medicamentos, há uma tendência a se utilizar cada vez menos o uso dos modelos in vivo (ou modelos animais), pelo menos nas primeiras fases dos estudos. De acordo com a National Centre for the Replacement Refinement & Reduction of Animals in Research*, organização científica britânica, cada vez mais os setores acadêmico e industrial utilizam os princípios 3Rs (veja no box).  Além de promover o bem-estar do animal, os métodos substitutivos ou que promovem alternativas vão ao encontro da necessidade de desenvolver melhores modelos e ferramentas que refletem mais de perto a biologia humana, com maior possibilidade de previsão da eficácia e segurança nos novos medicamentos, por exemplo. 

Uma das alternativas para minimizar a utilização de animais nos laboratórios é o uso de cultivos celulares. No Laboratório de Citotoxicidade da Universidade Feevale, diversas pesquisas estão sendo realizadas no âmbito da toxicologia e da qualidade ambiental, utilizando as culturas celulares como objeto dos experimentos.

Conforme a professora Ana Luiza Ziulkoski, pesquisadora e professora do programa de pós-graduação em Qualidade Ambiental da Instituição, são utilizadas células de peixes, cães, porcos, macacos e seres humanos. Os testes com as culturas de células são realizados com o auxílio de diversos equipamentos, como capelas de fluxo laminar e incubadoras úmidas com injeção de gás carbônico, onde os cultivos estão completamente isolados do exterior e em contato com ar microfiltrado. Também são utilizados microscópio invertido com captura de imagens para visualizar as células, centrífugas para separação e micropipetas para manipulação. As células originais são congeladas em ampolas, em tanques com nitrogênio líquido.

Quando é necessário um período específico para o experimento, as células são transferidas para microplacas com multipoços e mantidas em um meio de cultivo composto pelos nutrientes que a cultura precisa para se desenvolver, como aminoácidos e proteínas, com a adição do agente de estudo (um medicamento, biomaterial, cosmético, água de rios, arroios, esgoto ou estações de tratamento). Ao final do período de análise, é feito um ensaio de cor ou fluorescência que é lido em um espectrofotômetro, o qual permite analisar estatisticamente as reações de diversas culturas.

Por lei, medicamentos devem passar por diversos testes in vivo (com seres vivos) até a aprovação; primeiro em animais e, após, em humanos. No entanto, o uso de métodos in vitro nas etapas preliminares diminui significativamente o uso de animais nas etapas seguintes, além de diminuir o custo e aumentar as possibilidades de direcionar as moléculas candidatas com características de toxicidade já conhecidas e, até mesmo, eliminar aquelas cuja toxicidade será demasiadamente elevada. 

A comparação de ensaios de viabilidade celular em células HEP-2 e 3T3 expostas ao Thirdhand Smoke (THS) – O THS é uma fonte nociva de contaminação formada pelos constituintes residuais da fumaça do cigarro, que pode se acumular em móveis, paredes etc, podendo permanecer no ambiente por muito tempo. Pouco é conhecido sobre os seus efeitos, por isso, ensaios sobre a sua toxicidade estão sendo realizados com cultivos celulares, formando uma base estatística que permite concluir que as células expostas a papel e algodão contaminados com fumaça do cigarro apresentaram significativa diferença na sua viabilidade.

Avaliação citotóxica de antifúngico imidazólico sintético em linhagem vero – Diversos antifúngicos têm apresentado falha terapêutica ou são responsáveis por intoxicações, pois são necessárias doses cada vez mais altas para combater os organismos fúngicos. Em parceria com a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), os sais imidazólicos chamados líquidos iônico (LIs) estão sendo isolados e testados em cultivos de células epiteliais de rim de macaco(Vero) para avaliar o grau de citotoxicidade renal do agente e direcionar seu potencial de uso como  antifúngico. 

Avaliação da qualidade biológica de área alagadas da Bacia do Rio dos Sinos – Em colaboração como projeto VerdeSinos, estão sendo avaliados, em culturas celulares de peixes e de mamíferos, a citotoxidade e os parâmetros físico-químicos das águas de quatro áreas alagadas: em Santo Antônio da Patrulha, Campo Bom, Novo Hamburgo e São Leopoldo. Os resultados mais expressivos foram alterações citotóxicas na área de Santo Antônio, que podem estar relacionadas à atividade agropastoril e presença de pesticidas.

Monitoramento da qualidade biológica da água da Bacia do Rio do Sinos em cultivos celulares - Nesse estudo foram avaliadas águas coletadas durante um ano, em coletas bimensais) de sete pontos de captação de água para abastecimento público da Bacia. Dois tipos celulares foram utilizados: HEp-2 e Vero, verificando a função de duas organelas celulares: os lisossmomas (responsáveis pela digestão de macromoléculas) e as mitocôndrias (responsáveis pela produção de energia). Os resultados demonstraram que esse tipo de metodologia é capaz de identificar alterações celulares causadas por substâncias presentes nessas águas, ocorrendo efeito tóxico em alguns períodos (março e maio de 2013) em todos os pontos avaliados e alterações de proliferação celular em alguns pontos e meses específicos.

 

Avaliação da toxicidade in vitro de água de abastecimento tratada por diferentes tecnologias – Vinculada ao projeto em parceria com a Comusa – Tecnologias para o tratamento do esgoto de Novo Hamburgo. A pesquisa comparou amostras de esgoto doméstico de três tipos: antes do tratamento;  após o tratamento com o método convencional- lodo ativado; e após o tratamento com método de tratamento de esgoto que está sendo implantado em Novo Hamburgo, como o uso de plantas macrófitas em flutuação. Expostas às amostras de água bruta, as células se multiplicaram mais do que o normal, já nas duas amostras que passaram pelo tratamento, ocorreu diminuição do efeito proliferativo, sem toxicidade.

Análise de citotoxicidade de águas de superfície em cultivo primário de células de brânquias e de hepátocios de grumatã – O grumatã (Prochilodus lineatus) é um peixe que ocorre amplamente na Bacia Hidrográfica do Sinos. Este estudo tem o objetivo de implementar um protocolo para utilização das células das brânquias e de hepatócitos isolados deste peixe em análises de citotoxidade das águas da bacia, pois elas nunca haviam sido utilizadas nesse tipo de análise. O estudo comprovou que as células podem ser isoladas e utilizadas para os fins de análise citotoxicológica, com a vantagem de serem provenientes de uma espécie que ocorre naturalmente nesses ambientes. 

  

Avaliação do efeito de desreguladores endócrinos em águas de superfície e residual de Novo Hamburgo - Nesse trabalho, as células MCF-7, que são responsivas a agentes estrogênicos, são usadas como um modelo para identificar o efeito proliferativo causado por substâncias desreguladoras presentes nas águas. Entre essas substâncias estão hormônios, antidepressivos e ansiolíticos. Os resultados demonstram que a água do arroio Luis Rau causa o mesmo efeito proliferativo sobre essas células que o esgoto doméstico não tratado.