Anthony Atala sobre cultivar novos órgãos

Isto é uma pintura que está fixada na Biblioteca Countway na Escola de Medicina de Harvard. E ela mostra a primeira vez que um órgão foi transplantado. Na frente, vocês vêem Joe Murray preparando o paciente para o transplante enquanto na sala atrás vocês vêem Hartwell Harrison, o Chefe da Urologia de Harvard, retirando o rim. O rim foi mesmo o primeiro órgão a ser transplantado para um humano.

Isso foi lá em 1954. Há 55 anos eles estavam lidando com muitos dos mesmos desafios de várias décadas atrás. Certamente muitos avanços, muitas vidas salvas. Mas temos uma enorme falta de órgãos. Na última década o número de pacientes esperando por transplantes dobrou. Enquanto, ao mesmo tempo, o número efetivo de transplantes permaneceu quase o mesmo. Isso tem a ver com o envelhecimento da população. Estamos ficando mais velhos. A medicina está fazendo um serviço melhor de nos manter vivos. Mas à medida que envelhecemos, nossos órgãos tendem a falhar mais.

Assim, isso é um desafio, não só em relação a órgãos mas também para tecidos. Tentando substituir o pâncreas, tentando substituir nervos que podem nos ajudar com o mal de Parkinson. Essas são questões importantes. Esta é uma estatística verdadeiramente espantosa. A cada 30 segundos um paciente morre de doenças que poderiam ser tratadas com a regeneração ou reposição de tecidos. E então, que podemos fazer a respeito disso? Falamos sobre células tronco esta noite. Essa é uma maneira de fazer isso. Mas ainda temos caminhos a percorrer até fazermos as células tronco chegarem aos pacientes,. em termos de terapias efetivas para órgãos.

Não seria sensacional se nossos corpos pudessem regenerar-se? Não seria sensacional de pudéssemos realmente usar o poder de nossos corpos, para efetivamente curar a nós mesmos? Não é um conceito tão estranho, realmente, isso acontece na Terra a cada dia. Essa é uma foto de uma salamandra. As salamandras têm essa intrigante capacidade de se regenerarem. Vejam aqui um pequeno vídeo. Esta é uma lesão num membro desta salamandra. E esta é uma foto de verdade, uma foto temporizada, mostrando como o membro se regenera num período de dias. Vocês podem ver a cicatriz formar-se. E essa cicatriz efetivamente forma um novo membro.

Assim, as salamandras podem fazer isso. Por que nós não? Por que os humanos não se regeneram? Na verdade, nós conseguimos regenerar. Seus corpos têm muitos órgãos e cada um dos órgãos de seus corpos tem uma população de células que está pronta para agir por ocasião de um dano. Isso acontece todo dia. À medida que você envelhece, seus ossos se regeneram a cada 10 anos. Sua pele se regenera a cada duas semanas, Assim, seu corpo estã se regenerando constantemente. O desafio acontece quendo há um ferimento. Por ocasião de um ferimento ou doença, a primeira reação do corpo é isolar-se do resto do corpo. Ele basicamente quer combater infecções, e isolar-se, sejam órgãos internos do seu corpo, ou da sua pele, a primeira reação é que o tecido cicatrizante aparece, para isolar do exterior.

Então, como podemos dominar esse poder? Uma das maneiras de fazermos isso é usando biomateriais inteligentes. Como isso funciona? Bem, aqui à esquerda vocês vêem uma uretra que foi lesada. Este é o canal que conecta a bexiga ao exterior do corpo. E vocês vêem que está lesada. Nóa descobrimos que podemos usar esses biomateriais inteligentes, que a gente pode usá-los como uma ponte. Se você constrói essa ponte, e a isola do ambiente externo, então você pode criar essa ponte, e as células que regeneram no seu corpo, podem então cruzar aquela ponte, e seguir naquele caminho.

Isso é exatamente o que vocês vêem aqui. Isso é um biomaterial inteligente que nós usamos para tratar esse paciente. Essa era uma uretra lesada do lado esquerdo. Nós usamos aquele biomaterial no meio. E então, seis meses depois no lado direito vocês vêem essa uretra restaurada. Acontece que o corpo de vocês pode regenerar-se, mas apenas para pequenas extensões. A máxima extensão eficiente para regeneração é apenas da ordem de um centímetro. Então, podemos usar esses biomateriais inteligentes mas apenas para cerca de um centímetro para servir de ponte nesses vãos.

Desse modo, nós efetivamente regeneramos, mas para extensões limitadas. O que faremos então, se vocês tiverem uma lesão em órgãos grandes? O que faremos quando tivermos lesões em estruturas muito maiores que um centímetro? Então podemos começar a usar células. A estratégia aqui é, se um paciente chega a nós com um órgão doente ou lesionado, a gente pode tirar um pedacinho bem pequeno de tecido daquele órgão, menor que a metade de um selo de correio, a gente pode então desagregar aquele tecido, e examinar seus componentes básicos, as próprias células do paciente, a gente pode separar essas células, cultivar e expandir essas células fora do corpo, em grandes quantidades, e então podemos usar materiais de suporte.

Ao olho nu eles parecem um pedaço da blusa de vocês, ou da camisa, mas na verdade esses materiais são razoavelmente complexos e são projetados para degradar-se quando estiverem dentro do corpo. Eles desintegram alguns meses depois. Eles estão funcionando apenas como um veículo de entrega das células. Eles estão trazendo as células para dentro do corpo. Eles estão permitindo que as células regenerem tecido novo, e uma vez que o tecido esteja regenerado, o suporte vai embora.

E isso foi o que nós fizemos para este pedaço de músculo. Isto está mostrando um pedaço de músculo e como nós passamos pelas estruturas para efetivamente projetar o músculo. Nós pegamos as células, nós as expandimos, colocamos as células sobre o suporte, e então recolocamos o suporte de volta no paciente. Mas na verdade, antes de colocar o suporte dentro do paciente, nós o exercitamos. Nós queremos ter certeza de que condicionamos este músculo, de modo que ele saiba o que fazer uma vez que nós o coloquemos no paciente. Isso é o que vocês estão vendo aqui. Vocês estão vendo este bio-reator muscular efetivamente exercitando o músculo, para um e outro lado.

Muito bem. Estas são estruturas achatadas que vemos aqui, o músculo. E que tal outras estruturas? Este é na verdade um vaso sanguíneo fabricado Muito semelhante ao que acabamos de ver, mas um pouco mais complicado. Aqui nós pegamos um suporte, e basicamente -- o suporte pode ser como este pedaço de papel aqui. E nós podemos então fazer um tubo deste suporte. E o que nós fazemos é, para fazer um vaso sanguíneo, a mesma estratégia. Um vaso sanguíneo é feito de dois tipos diferentes de células. Nós pegamos células musculares, nós grudamos, ou revestimos o exterior com essas células musculares, é como assar uma camada de bolo, se preferirem.

Você coloca as células musculares do lado de fora, Você coloca as células de revestimento do vaso sanguíneo do lado de dentro. Agora vocês têm seu suporte completamente semeado. Você coloca isso em um dispositivo parecido com um forno. Ele tem as mesmas condições de um corpo humano, 37 graus centígrados, 95% de oxigênio. E daí vocês o exercitam, como viram naquele vídeo.

E à direita vocês vêem uma artéria carótida que foi fabricada. Essa é a artéria que vai do pescoço ao cérebro de vocês. E este é um raio-x mostrando a vocês o vaso sanguíneo do paciente, funcionando. Estruturas mais complexas tais como vasos sanguíneos, uretras, que mostrei a vocês, são definitivamente mais complexas porque estamos introduzindo dois tipos diferentes de células. Mas elas estão na verdade atuando principalmente como dutos. Vocês estão permitindo que um fluido ou o ar atravesse num estado estável. Els não são nem de longe tão complexas como órgãos ocos. Órgãos ocos possuem um grau muito mais elevado de complexidade, porque esses órgãos são solicitados a atuar sob demanda.

Assim, a bexiga é um desses órgãos. Mesma estratégia, pegamos um pedacinho bem pequeno da bexiga, menos da metade do tamanho de um selo de correio. Então, fragmentamos o tecido em suas células componentes individuais, músculo, e estas células especializadas da bexiga. Nós cultivamos as células fora do corpo em grandes quantidades. Leva umas quatro semanas para cultivar essas células extraídas do órgão. Então pegamos um suporte moldado como uma bexiga. Recobrimos o interior com essas células de revestimento da bexiga. Recobrimos o exterior com essas células musculares. Colocamos de volta neste dispositivo semelhante a um forno. A partir do momento em que vocês tiraram aquele pedaço de tecido, seis a oito semanas mais tarde podemos colocar o órgão de volta no paciente.

Aqui é mostrado o suporte. O material está sendo revestido com as células. Quando fizemos o primeiro teste clínico para esses pacientes nós criamos um suporte específico para cada paciente. Nós trazíamos os pacientes, seis a oito semanas antes da data agendada para a cirurgia, fazíamos raios-x, e entáo preparávamos um suporte especificamente para o tamanho da cavidade pélvica daquele paciente. Na segunda fase dos testes nós simplesmente usamos tamanhos diferentes, pequeno, médio, grande e extra-grande. (Risos) É verdade. E tenho certeza de que todos aqui gostariam de um extra-grande. Certo? (Risos)

Assim, bexigas são definitivamente um pouco mais complexas do que outras estruturas. Mas há outros órgãos ocos que tem ainda mais complexidade que isso. Esta é uma válvula cardíaca de verdade, que nós fabricamos. E a maneira de fabricar esta válvula cardíaca é a mesma estratégia. Nós pegamos o suporte, semeamos com as células, e vocês podem ver aqui, os folhetos da válvula abrindo e fechando. Nós os exercitamos antes da implantação. Mesma estratégia.

E então os mais complexos são os órgãos sólidos. Pois os órgãos sólidos, eles são mais complexos pois estamos usando muito mais células por centímetro. Este é um órgão sólido simples, como o ouvido. Agora ele está sendo semeado com cartilagem. Este é o dispositivo semelhante a um forno. Uma vez revestido, ele é colocado aqui. E então, algumas semanas depois, podemos retirar o suporte de cartilagem.

Estes são dedos que estamos fabricando. Eles estão sendo feitos em camadas, uma de cada vez, primeiro o osso, nós preenchemos os vãos com cartilagem. Então começamos a adicionar o músculo em cima. E então começamos a sobrepor essas estruturas sólidas. Novamente, órgãos razoavelmente mais complexos, mas de longe, os mais complexos órgãos sólidos são na verdade os vascularizados, muito vascularizados, com muitos vasos sanguíneos, órgãos como o coração, o fígado, os rins. Este é um exemplo -- várias estratégias para fabricar órgãos complexos.

Esta é uma das estratégias. Usamos uma impressora. Em vez de usar tinta, usamos -- vocês viram um cartucho de jato de tinta -- nós usamos células. Esta é efetivamente uma impressora típica. Ela está efetivamente imprimindo este coração de duas câmaras, Uma camada de cada vez. Vocês vêem o coração saindo aqui. Ele leva uns 40 minutos para ser impresso, e umas quatro ou seis horas mais tarde vocês vêem as células musculares contraindo. (Aplausos) Esta tecnologia foi desenvolvida por Tao Ju, que trabalhou em nosso instituto. E isto ainda é, é claro, experimental, não está sendo usado em pacientes.

Outra estratégia que temos explorado é usar órgãos descelularizados. Nós pegamos órgãos de doadores, órgãos que são descartados, e então podemos usar detergentes muito suaves para remover todos elementos das células desses órgãos. Assim, por exemplo, no painel à esquerda, em cima, vocês vêem um fígado. Nós pegamos o fígado do doador, usamos deteergentes muito suaves, e, usando esses detergentes bem suaves removemos todas as células do fígado.

Duas semanas mais tarde, podemos erguer esse órgão, ele tem a consistência de um fígado, nós podemos pegá-lo como um fígado, ele parece um fígado, mas não tem células. Tudo que ficou foi o esqueleto, por assim dizer, do fígado, todo feito de colágeno, um material que existe em nossos corpos, que não é rejeitado. Podemos usá-lo de um paciente para outro. Então nós pegamos essa estrutura vascular e podemos provar que nós mantivemos o suprimento de vasos sanguíneos.

Vocês podem ver, esta é de fato uma fluoroscopia. Nós estamos na verdade injetando o contraste no órgão. Agora vocês podem ver como começa. Estamos injetando o contraste no órgão nesse fígado descelularizado. E vocês podem ver a árvore vascular que permanece intacta. Então pegamos as células, as células vasculares, células de vasos sanguíneos, nós perfundimos a árvore vascular com as células do próprio paciente. Nós perfundimos a parte externa do fígado com as células do próprio fígado do paciente. E então conseguimos criar fígados funcionais. E isso é o que vocês estão vendo. Isto ainda é experimental. Mas nós somos capazes de reproduzir a funcionalidade da estrutura do fígado, experimentalmente.

No caso do rim, como disse a vocês sobre a primeira pintura que vocês viram, o primeiro slide que mostrei a vocês, 90% dos pacientes na fila de espera do transplante estão esperando por um rim, 90%. Assim, outra estratégia que usamos é criar pastilhas finas que nós empilhamos umas sobre as outras, como um acordeão. Assim, nós empilhamos essas pastilhas juntas, usando as células do rim. E então vocês podem ver esses rins em miniatura que nós fabricamos. Eles estão realmente fazendo urina. Novamente, pequenas estruturas, nosso desafio é torná-las maiores, e isso é uma coisa em que estamos trabalhando agora mesmo no instituto. Uma das coisas que eu gostaria de apresentar para vocês então é sobre uma estratégia que estamos buscando para medicina regenerativa.

Se for possível de algum modo nós realmente gostaríamos de usar biomateriais inteligentes que podem ser simplesmente encontrados em uma prateleira e regenerar seus órgãos. Agora estamos limitados pelas dimensões com que trabalhamos, mas nossa meta é aumentar realmente essas distâncias com o tempo. Se não pudermos usar biomateriais inteligentes, então seria melhor para nós usar suas próprias células.

Porque? Porque elas não seráo rejeitadas. Nós podemos tirar as células de vocês, criar a estrutura, colocá-la de volta em vocês, e elas não serão rejeitadas. E se for possível, preferimos usar as células do seu órgão específico. Se você se encontra com uma doença na traquéia nós preferimos tirar células da sua traquéia. Se vocês tem um pâncreas doente nós gostaríamos de pegar as células desse órgão.

Por quê? Porque é melhor para nós pegar essas células que já sabem que esses são os tipos de célula que vocês precisam. Uma célula de traquéia já sabe que é uma célula de traquéia. Nós não precisamos ensiná-la para transformar-se em outro tipo de célula. Assim, preferimos células específicas dos órgãos. E hoje podemos obter células de quase todos os órgãos de nosso corpo, exceto por algumas para as quais ainda precisamos de células-tronco, como coração, fígado, nervos e pâncreas. E para essas ainda precisamos de células-tronco. Se não podemos usar células-tronco do próprio corpo de vocês então gostaríamos de usar células-tronco de doadores. E preferimos células que não serão rejeitadas e não vão formar tumores.

E estamos trabalhando muito com as células tronco sobre as quais nós publicamos há dois anos, células-tronco do fluido amniótico, e da placenta, que possuem essas propriedades. Então, neste momento, quero dizer a vocês alguns dos maiores desafios que temos. Vocês sabem, acabei de mostrar a vocês esta apresentação, tudo parece tão bom, tudo funciona. Na verdade, não, essas tecnologias não são realmente tão fáceis. Alguns dos trabalhos que vocês viram hoje foram realizados por mais de 700 pesquisadores em nosso instituto por um período de 20 anos.

Então, essas são tecnologias muito difíceis. Uma vez que se consegue a fórmula certa, é possível replicá-la. Mas é muito difícil chegar lá. Por isso, sempre gosto de mostrar estes quadrinhos. Eles mostram como parar uma carruagem em disparada. E aqui vocês vêem o cocheiro da carruagem, e aí vai ele, no painel superior, Ele vai A, B, C, D, E, F. Ele finalmente para a carruagem disparada. E esses são usualmente os cientistas básicos. Os de baixo são usualmente os cirurgiões. (Risos) Como eu sou um cirurgião, isso não é tão engraçado para mim. (Risos)

Mas na verdade e método A é a abordagem correta. E o que quero dizer com isso é que em qualquer ocasião em que lançamos uma dessas tecnologias para a clínica, nós nos certificamos de que estamos fazendo tudo que podemos no laboratório antes de lançar essas tecnologias para os pacientes. E quando lançamos essas tecnologias para pacientes queremos ter certeza de que nos perguntamos uma questão muito difícil. Você está pronto a colocar isso numa pessoa que você ama, no seu próprio filho, num membro da sua própria família, e só então nós prosseguimos. Pois nossa principal meta, certamente, a primeira delas, é não fazer mal.

Vou mostrar a vocês agora, um clipe bem curto, Um clipe de cinco segundos de um paciente que recebeu um dos órgãos fabricados. Nós começamos a implantar algumas dessas estruturas há mais de 14 anos. Desse modo, temos pacientes que agora andam por aí com órgãos, órgãos fabricados, há mais de 10 anos, do mesmo modo. Vou mostrar um clip de uma jovem senhora. Ela tinha um defeito de espinha bífida, uma anomalia da medula espinhal. Ela não tinha uma bexiga normal. Este é um segmento da CNN. Estamos usando apenas cinco segundos. Ese é um segmento do qual Sanjay Gupta realmente cuidou.

Vídeo: Kaitlyn M: Eu estou feliz. Eu estava o tempo todo com medo de que eu tivesse algo como, um acidente ou coisa assim. E agora eu simplesmente posso ir, e sair com meus amigos, ir e fazer tudo que eu quiser.

Anthony Atala: Vejam, no final do dia, a promessa da medicina regenerativa é uma promessa única. E ela é realmente muito simples, fazer nossos pacientes melhorarem. Obrigado pela atenção de vocês. (Aplausos)