Bioengenharia: a revolução para Health Care
No segundo texto da nossa série sobre as tendências apresentadas no SXSW por Amy Webb (futurista americana e CEO do Future Today Institute), vamos trazer um pouco da visão da especialista em relação à bioengenharia aplicada à saúde. Amy traz uma análise detalhada sobre o assunto, incluindo tendências em CRISPR, biologia sintética, biomáquina e biocomputação.
Amy conclui que as inovações em biotecnologia são atualmente definidas por cinco áreas-chave: biomoléculas, biossistemas, biomateriais, biocomputação e interfaces de biomáquinas.
Células sanguíneas desenvolvidas em laboratório
Para pessoas que vivem com tipos sanguíneos raros (AB negativo, AB positivo e B negativo) ou que tenham distúrbios sanguíneos, o acesso a sangue para cirurgia ou transfusão é um desafio. No final de 2022, cientistas do Serviço Nacional de Saúde de Sangue e Transplante do Reino Unido, anunciaram o desenvolvimento de glóbulos vermelhos em laboratório que foram transfundidos em uma pessoa viva. Em 2023, um novo estudo determinará se as células cultivadas em laboratório sobrevivem mais tempo no corpo do que as células sanguíneas doadas, o que faria com que as pessoas que precisam de transfusões regulares conseguissem ter um tempo maior entre uma sessão e outra de tratamento. Os pesquisadores também já estudam a fabricação de sangue cultivado em laboratório para tipos raros que são afetados pela falta de doadores.
Vacinas mRNA
O chamado RNA mensageiro (mRNA) está revolucionando o desenvolvimento de vacinas. Ao contrário das vacinas tradicionais, produzidas com vírus vivos atenuados ou vírus mortos, as vacinas que usam o mRNA, como as de Covid-19, carregam uma parte do código genético do vírus. Este código contém instruções para que as células do corpo produzam determinadas proteínas, que são então expostas ao sistema imunológico, que por sua vez reconhece essa estrutura como estranha e ativa as células de defesa para agirem contra ela. Antes da Covid-19, algumas empresas já pesquisavam a tecnologia para desenvolver vacinas personalizadas de mRNA que codificam mutações contendo proteínas exclusivas de tumores cancerígenos. A BioNTech, empresa alemã de imunoterapia, está realizando ensaios clínicos para vacinas personalizadas para muitos tipos de câncer, incluindo câncer de ovário, de mama e de pele tipo melanoma. Em 2022, a Pfizer e a BioNTech começaram a recrutar voluntários para participar de um ensaio clínico de Fase 3 para uma vacina contra a gripe com a tecnologia mRNA. A esperança é que ainda em 2023 os cientistas possam desenvolver um método mais preciso de vacina contra a gripe para combinar com o vírus circulante.
CRISPR
Pesquisadores estão avaliando como o sistema CRISPR (sigla em inglês para Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas), pode ajudar no combate à resistência aos antimicrobianos, que é cada vez maior em vários países do mundo. Em um futuro próximo, bactérias probióticas editadas por CRISPR talvez possam ser usadas para tratar problemas na bexiga e infecções de pele.
No ano passado, uma terapia experimental CRISPR tratou com sucesso uma menina de 13 anos com leucemia agressiva. Depois de receber células geneticamente modificadas para tratar o câncer que não havia respondido a outros tratamentos, os exames não apontaram mais células cancerígenas detectáveis em seu organismo. Em alguns ensaios clínicos, o CRISPR está sendo usado para editar células T, um tipo de glóbulo branco essencial para o sistema imunológico, que mata células estranhas ou perigosas. Terapias para doenças oculares, infecções crônicas e até infecções do trato urinário já estão em desenvolvimento.
Biossistemas
Conhecer o corpo humano e a forma como ele funciona é sem dúvida algo fascinante. Por isso, cientistas ao redor do mundo estão aplicando princípios de engenharia para entender e influenciar os caminhos, conexões e interações dentro dos sistemas biológicos. O desenvolvimento de novos processos pode levar a novas oportunidades para modificar ou mesmo criar células, tecidos, órgãos e redes potencialmente complexas, como os sistemas respiratórios.
Nesse tema, os destaques são:
Organóides
Organóides são aglomerados multicelulares tridimensionais cultivados a partir de células-tronco humanas e que se assemelham a tecidos humanos complexos. Esses aglomerados têm sido usados desde 2008, quando pesquisadores criaram o primeiro organóide cerebral com o objetivo de compreender melhor as funções do nosso cérebro. Essa necessidade surgiu devido à dificuldade e ao risco de estudar tecidos humanos vivos. Os organóides podem tanto ser desenvolvidos a partir de um tecido humano quanto de animais com neurônios derivados de humanos em seus corpos. Mas há um alerta: existem preocupações éticas em relação a algumas pesquisas que estão sendo realizadas focadas no transplante de organóides do cérebro humano em ratos.
Organoides na Covid-19
Os organoides têm sido uma realidade para pesquisar os efeitos duradouros da Covid-19 no sistema nervoso e nos pulmões, com tecidos pulmonares e cerebrais sendo desenvolvidos em laboratório com esse objetivo. Em 2022, os cientistas do Instituto Karolinska, na Suécia, ao infectarem organoides cerebrais com o vírus SARS-CoV-2, descobriram que a névoa cerebral que muitos pacientes relatam pode ser causada pela destruição das conexões entre os neurônios.
Órgão em um chip
Você já ouviu falar em organ-on-a-chip (OOC), uma tecnologia interdisciplinar que reconstitui a estrutura, função e fisiologia dos tecidos humanos? É um tipo de órgão artificial que pode, por exemplo, simular reações adversas na pele causadas por um cosmético. Imagine um chip de computador que consegue prever respostas melhores de estudos de medicamentos do que os animais usados em laboratório. Isso é real e já vem sendo usado por pesquisadores na Coreia do Sul que desenvolveram um sistema nervoso que pode simular um estado consciente com resposta a estímulos externos. A ideia é que este tipo de sistema possa ajudar pessoas com certas condições neurológicas a recuperar o controle dos membros.
Formas de vida mínimas viáveis
Ao longo dos anos, cientistas têm procurado desenvolver um produto mínimo viável para biologia para entender como novos organismos podem ser criados. Em 2021, o cientista J. Craig Venter, fundador e CEO da JCVI, e sua equipe desenvolveram um modelo computacional de célula sintética minimizada, batizado de JCVI-syn3A, que prevê com precisão o crescimento e a estrutura molecular de seu análogo da vida real. É o modelo de célula inteira simulado por computador mais completo até o momento. No Japão, pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka criaram uma bactéria sintética capaz de nadar introduzindo nela sete proteínas.
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PARA FICAR DE OLHO: Cientistas e Personalidades atuantes no segmento de bioengenharia
Dra. Amy Trejo, diretora de P&D, é responsável pela inovação de materiais na Procter & Gamble. Seu trabalho promove a bioengenharia para a sustentabilidade em bens de consumo.
Dr. Drew Endy, professor associado de Bioengenharia na Universidade de Stanford, possui uma pesquisa pioneira em genética, armazenamento de dados de DNA e desenvolvimento de padrões de peças biológicas.
Eben Bayer, cofundador e CEO da Ecovative, responsável pelo desenvolvimento de modelos de negócio inovadores que integram a tecnologia de micélio à produção de alimentos e materiais.
Dra. Emily Leproust, CEO da Twist Bioscience, vem avançando nos estudos de sequenciamento de DNA.
Dra. Emmanuelle Charpentier, cofundadora da CRISPR Therapeutics, foi pioneira na pesquisa sobre CRISPR.
Dr. George Church, líder de Biologia Sintética no Wyss Institute, um dos responsáveis pelo avanço no campo da biologia sintética.
Dr. Hal Barron, Dr. Rick Klausner e Hans Bishop, fundadores do Altos Labs, lideram pesquisas de rejuvenescimento celular para reverter o processo de envelhecimento humano.
Dr. Demis Hassabis e Dr. Shane Legg, cofundadores da DeepMind, se inovaram no Programa AlphaFold de inteligência artificial, que prevê o desenvolvimento em 3D da estrutura de uma proteína.
Josh Tetrick, cofundador e CEO da Eat Just, importante pela comercialização de carne cultivada em laboratório.
Dra. Lisa Dyson, fundadora e CEO da Air Protein, excelente trabalho no desenvolvimento de alimentos a partir de dióxido de carbono.
Dr. Michael Fisher, membro sênior da Federação de Cientistas Americanos, tem como foco o futuro da bioeconomia.
Dra. Nikhita Singh, cofundadora da Artificial, responsável pela construção de ferramentas que impactam o futuro da biotecnologia em laboratórios.
Dra. Niya Gupta, cofundadora e CEO da Fork & Good, responsável pelo desenvolvimento de modelos em escala de cultura de carne, tornando-a acessível a todos.
