Anthony Atala: Imprimindo um rim humano

Há realmente uma grande crise de saúde hoje em termos da escassez de órgãos. O fato é que nós estamos vivendo mais. A medicina tem feito um trabalho muito melhor nos fazedo viver por mais tempo. E o problema é que, à medida que envelhecemos, nossos órgãos tendem a falhar mais. E assim hoje não há órgãos suficientes para todos. De fato, nos últimos 10 anos, o número de pacientes que necessitam de um órgão dobrou, enquanto que no mesmo tempo, o número de transplantes mal subiu. E isso é agora uma crise de saúde pública.

Então é aí que este campo que chamamos de medicina regenerativa entra. Ele envolve diferentes áreas. Você pode usar moldes, biomateriais - eles são como um pedaço da sua blusa ou camisa - mas são materiais específicos que você realmente pode implantar em pacientes e eles vão funcionar e ajudarão na regeneração. Ou podemos usar apenas células tanto as suas próprias células como as de células-tronco. Ou podemos usar os dois; podemos usar biomateriais e as células juntos. E é aí que o campo está hoje.

Mas na verdade não se trata de um campo novo. Curiosamente, este é um livro que foi publicado em 1938. Seu título é "A Cultura de Órgãos". O primeiro autor, Alexis Carrel, recebeu o prêmio Nobel. Na verdade, ele inventou algumas das mesmas tecnologias usadas ​​hoje para suturar vasos sanguíneos. E alguns dos enxertos de vasos sanguíneos que usamos hoje foram desenhado por Alexis. Mas eu quero que você observe seu co-autor: Charles Lindbergh. É o mesmo Charles Lindbergh que passou o resto de sua vida trabalhando com Alexis no Instituto Rockefeller, em Nova York na área da cultura de órgãos.

Então, se o campo existe há tanto tempo, por que ocorreram tão poucos avanços clínicos? Isso realmente tem a ver com muitos desafios diferentes. Mas se eu fosse apontar três desafios, o primeiro é o design de materiais que poderiam ser implantados em seu corpo e funcionar corretamente ao longo do tempo. E com muitos avanços, agora podemos fazer isso muito facilmente. O segundo desafio foram as células. Nós não conseguíamos obter um número suficiente de células para desenvolver fora do seu corpo. Nos últimos 20 anos, nós basicamente resolvemos isso. Muitos cientistas agora podem desenvolver vários tipos diferentes de células - e ainda temos as células-tronco. Mas mesmo agora, em 2011, ainda existem certas células que nós não podemos desenvolver a partir do paciente. As células do fígado, as células nervosas, as células pancreáticas - nós ainda não podemos cultivá-las. E o terceiro desafio é a vascularização e o fornecimento de sangue real para permitir que esses órgãos ou tecidos sobrevivam depois de regenerados.

Portanto, nós podemos utilizar biomateriais agora. Este é um biomaterial. Nós podemos tecê-los, tricotá-los, ou nós podemos desenvolvê-los como você vê aqui. Ela parece com uma máquina de algodão doce. Você viu o spray entrando. Isso é como as fibras do algodão doce criando essa estrutura, essa estrutura tubular. que é um biomaterial que podemos usar para ajudar seu corpo a regenerar usando suas próprias células para isso. E isso é exatamente o que fizemos aqui.

Este é um paciente que apresentou um órgão falecido, e então nós criamos um desses biomateriais inteligentes, e, em seguida nós usamos esse material para substituir e raparar o órgão desse paciente. O que nós fizemos foi na verdade o uso do biomaterial como uma ponte de modo que as células do órgão poderiam andar sobre a ponte, e ajudar a preencher o vazio para regenerar esse tecido. E você vê aquele paciente agora, seis meses depois, com um raio-X que mostra o tecido regenerado, que está totalmente regenerado quando você o analisa pelo microscópio. Podemos também usar apenas células. Estas são células que nós obtivemos. Estas são as células-tronco que criamos a partir de fontes específicas, e nós podemos conduzi-las para que se tornem células cardíacas. E eles começam a bater dentro da cultura. Então elas sabem o que fazer. As células geneticamente sabem o que fazer, e eles começam a bater juntas. E hoje, muitos ensaios clínicos estão usando diferentes tipos de células-tronco para doenças cardíacas. Então isso está nos pacientes agora.

Ou, se utilizarmos estruturas maiores para substituir as estruturas maiores, podemos então usar as células do próprio paciente, ou alguma população de células, e os biomateriais, os moldes, juntos. Então aqui está o conceito: se você tiver um órgão morto ou ferido, nós retiramos um pequeno pedaço desse tecido, menos da metade do tamanho de um selo postal. Nós então isolamos as células e fazemos elas se desenvolverem fora do corpo. Nós pegamos a matriz, o biomaterial, novamente, ele se parece muito com um pedaço da sua blusa ou camiseta. Depois nós damos forma ao material, e em seguida usamos essas células para codificar o material uma camada de cada vez - é como fazer um bolo de camadas. Nós o colocamos num dispositivo para aquecê-lo e assim nós conseguimos criar essa estrutura e trazê-la para fora. Esta é uma válvula cardíaca que nós construímos. E você pode ver aqui, temos a estrutura da válvula cardíaca nós a semeamos com células e então exercitamos ela. Você vê os folhetos abrindo e fechando - dessa válvula cardíaca que atualmente está sendo usada experimentalmente para tentar levá-la para estudos posteriores.

Outra tecnologia que temos utilizado em pacientes envolve bexigas. Nós retiramos um pedaço muito pequeno da bexiga do paciente - menor que a metade do tamanho de um selo postal. E então nós desenvolvemos as células fora do corpo pegamos o molde, vestimos com células - células do próprio paciente, dois tipos diferentes de células. Em seguida, colocamos elas nesse aparelho semelhante a um forno. Ele tem as mesmas condições de um corpo humano - 35 graus centígrados, 95 por cento de pressão parcial de oxigênio. Poucas semanas depois, você tem seu órgão artificial que nós somos capazes de implantar de volta no paciente. Para esses pacientes específicos, nós apenas suturamos esses materiais. Nós fazemos análises a partir de imagens tridimensionais mas na verdade nós criamos esses biomateriais à mão.

Mas agora temos métodos melhores para criar essas estruturas com as células. Agora nós usamos algumas tecnologiais que para órgãos sólidos, como por exemplo o figado, o que fazemos é usar fígados descartados. Como vocês sabem, muitos órgãos são descartados, não são utilizados. Então nós podemos pegar esses fígados que não serão utilizados, e os colocamos em em uma estrutura como uma máquina de lavar que fará com que as céluas sejam retiradas. Duas semanas depois, você tem algo que se parece com um fígado. Você pode segurá-lo como um fígado, mas ele não tem células, é apenas o esqueleto do fígado. E então nós podemos irrigar o figado com células preservando os vasos sanguíneos. Então nós perfundimos primeiro a árvore vascular com células vasculares do próprio paciente, e então nós infiltramos o parênquima com células hepáticas. E então nós somos capazes de mostrar a criação do tecido hepático humano exatamente no mês passado usando essa tecnologia.

Outra tecnologia que nós usamos é a da impressão. Esta é de fato uma impressora a jato de tinta mas ao invés de usar tinta, estamos usando células. E aqui você pode ver a cabeça de impressão passando e imprimindo essa estrutura, e demora cerca de 40 minutos para imprimi-la. E há um elevador 3D que se move para baixo, uma camada por vez a cada vez que a cabeça de impressão passa. E então, finalmente, você é capaz de tirar essa estrutura. Você pode tirar a estrutura da impressora e implantá-la. E este é um pedaço de osso que eu vou mostrar neste slide que foi criado com uma impressora e implantado como você pode ver aqui. Esse é o novo osso que foi implantado utilizando essas técnicas.

Outra tecnologia mais avançada que nós estamos olhando agora, nossa próxima geração de tecnologias, são as impressoras mais sofisticadas. Esta impressora em especial que estamos projetando agora é capaz de imrpimir direto sobre o paciente. Então o que você vê aqui - Eu sei que soa engraçado, mas essa é a forma como ela funciona. Porque, na verdade, o que você quer fazer é ter o paciente na cama com a ferida, e você com um scanner, basicamente como um scanner de mesa. Isso é o que você vê aqui no lado direito; você vê uma tecnologia de scanner que primeiro examina a ferida do paciente e depois ele volta com as cabeças de impressão imprimindo as camadas que você necessitar sobre os próprios pacientes.

É assim que ele funciona. Aqui está o scanner passando e digitalizando a ferida. Uma vez identificada, ele envia informações sobre as camadas de células exatamente onde eles precisam estar E agora você vai ver aqui uma demonstração disso acontecendo em uma representação de uma ferida. E nós fazemos isso usando gel, de modo que você possa levantar esse material. Assim, uma vez que essas células estão sobre o paciente eles vão ficar onde eles precisam estar. E essa é uma nova tecnologia ainda em desenvolvimento.

Também estamos trabalhando em impressoras mais sofisticadas. Porque na verdade nosso maior desafio são os órgãos sólidos. Eu não sei se vocês sabem disso, mas 90 por cento dos pacientes na lista de transplantes estão esperando por um rim. Pacientes morrem todos os dias porque não temos a quantidade suficiente de órgãos para oferecer. Então isso é mais difícil - um órgão grande, vascular, um grande suprimento de vasos sanguíneos muitas células presentes. Assim, a estratégia aqui é - essa é uma tomografia computadorizada, um raio-X - e nós vamos camada por camada, por meio de análise morfométrica de imagens computadorizadas e reconstrução 3D para ir direto aos rins do paciente. E então nós somos capazes de digitalizá-los, fazer uma rotação de 360 graus para analisar o rim em todas as suas características volumétricas, e então somos capazes de obter essa informação e digitalizá-la de forma que possa ser impressa. Nós vamos camada por camada analisando cada uma delas enquanto nós passamos pelo órgão. E então nós podemos enviar essa informação, como você vê aqui pelo computador e de fato desenhar esse órgão para o paciente. Aqui você vê a impressora. E aqui aquela impressão.

Na verdade, nós temos a impressora bem aqui. Enquanto nós conversamos hoje, vocês podem ver a impressora aqui atrás do palco. Essa é a impressoa atual, que vem imprimindo esse rim que você vê aqui. A impressão de um rim demora aproximadamente sete horas, e este está há aproximadamente três horas lá dentro. E o Dr. Kang vai entrar no palco agora, e nós vamos mostrar para vocês um desses rins que nós imprimimos mais cedo hoje. Vou colocar um par de luvas aqui. Obrigado. Vá para trás. Então, essas luvas estão pequenas em mim, mas aqui está. Vocês podem ver o rim como ele foi impresso hoje.

(Aplausos)

Ele tem certa consistência. Esse é o Dr. Kang, que está trabalhando com a gente nesse projeto e faz parte da nossa equipe. Obrigado, Dr. Kang.

(Aplausos)

Então essa é a nova geração. Essa é a impressora que você vê aqui no palco. E essa é a nova tecnologia que nós estamos desenvolvendo. E pra falar a verdade, agora nós temos uma longa história fazendo isso. Eu vou compartilhar um vídeo com vocês sobre a tecnologia que nós temos usado em pacientes há pouco tempo.

Esse é um vídeo curto - apenas 30 segundos - de um paciente que recebeu um órgão.

(Vídeo) Luke Massella: Eu estava muito doente. Eu mal conseguia sair da cama. Eu estava sentindo falta da escola. Era uma situação miserável. Eu não podia sair e jogar basquete durante o recreio sem sentir como se eu fosse morrer quando eu voltava pra dentro. Eu me sentia muito doente. Eu estava enfrentando um período de diálises, e eu não gosto de pensar sobre como minha vida seria se eu eu ainda estivesse daquele jeito. Então depois da cirurgia, a vida ficou muito melhor para mim. Eu era capaz de fazer mais coisas. Eu conseguia lutar na escola. Eu me tornei o capitão do time, e isso foi muito legal. Eu conseguia ser uma criança normal com meus amigos. E como eles usaram minhas próprias células para fazer essa bexiga, ela vai ficar comigo. Eu tenho ela para a minha vida toda, então eu estou pronto para o que der e vier.

(Aplausos)

Juan Enriquez: Essas experiências as vezes funcionam e é muito legal quando isso acontece. Luke, venha aqui por favor.

(Aplausos)

Então, Luke, antes de ontem à noite, quando foi a última vez que você viu o Tony?

LM: há 10 anos, quando eu tive a minha cirurgia - e é realmente ótimo encontrá-lo.

(Risos)

(Aplausos)

JE: Fale um pouco sobre o que você anda fazendo.

LM: Bem, agora eu estou na faculdade da Universidade de Connecticut. Eu estou no segundo ano da faculdade e estudando comunicação, TV e mídias de massa. E basicamente tentando viver a vida como um jovem normal, o que eu sempre quis enquanto crescia. Mas era dificíl viver daquele jeito porque que eu nasci com spina bifida e os meus rins e bexiga não estavam funcionando. Eu passei por cerca de 16 cirurgias, e parecia que seria impossível quando eu tinha 10 anos e meu rim estava com problemas. E essa cirurgia veio e, basicamente, me fez ser quem eu sou hoje e salvou minha vida.

(Aplausos)

JE: E o Tony tem feito centenas dessas cirurgias?

LM: Pelo que eu sei, ele está trabalhando muito em seu laboratório e apresentando coisas malucas. Eu sei que eu fui uma das dez primeiras pessoas a fazer essa cirurgia. E quando eu tinha 10 anos eu não sabia como aquilo era incrível. Eu era um garotinho, e pensava "Tudo bem. Eu vou fazer isso aí. Vou fazer a cirurgia" (Risos) Tudo que eu queria era melhorar, e eu não percebi o quão incrível isso tudo foi até agora que eu estou mais velho e eu vejo as coisas incríveis que ele está fazendo.

JE: Quando você recebeu o convite - o Tony é muito tímido, e foi preciso insistir muito para conseguir alguém modesto como Tony para nos deixar trazer o Luke aqui. Então Luke, você vai até seus professores de comunicação - você está estudando comunicação - e você pede a eles permissão para participar do TED, que pode estar um pouco relacionado com comunicação, e qual foi a reação deles?

LM: A maioria dos meus professores gostou da ideia e eles falaram, "traga fotos e me mostre os vídeos" e "eu estou feliz por você". Alguns deles foram um pouco teimosos, mas eu fui falar com eles. Eu fiz eles mudarem de ideia.

JE: Bom, é uma honra e um privilégio conhecê-lo. Muito obrigado. (LM: Muito obrigado.)

JE: Obrigado, Tony.

(Aplausos)