Anthony Atala sobre cultivar novos órgãos

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

Isso foi em 1954. Há 55 anos eles lidavão 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 à espera de transplantes dobrou. Enquanto, ao mesmo tempo, o número efectivo de transplantes permaneceu quase o mesmo. Isso tem a ver com o envelhecimento da população. Estamos cada vez mais velhos. A medicina está a fazer um trabalho melhor a nos manter vivos. Mas à medida que envelhecemos, os nossos órgãos tendem a falhar mais.

Por essa razão, é um desafio, não só em relação aos órgãos mas também aos tecidos. A tentar substituir o pâncreas, a tentar 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 estaminais esta noite. Essa é uma maneira de fazer isso. Mas ainda temos caminhos a percorrer até conseguirmos que as células estaminais cheguem aos pacientes, em termos de terapias efectivas para órgãos.

Não seria sensacional se nossos corpos pudessem regenerar-se? Não seria sensacional de pudéssemos realmente usar o poder dos nossos corpos, para efectivamente nos curar-mos a nós mesmos? Na realidade não é um conceito tão estranho, isso acontece todos os dias. Isto é uma foto de uma salamandra. As salamandras têm esta 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, que mostra como o membro se regenera num período de dias. Podem ver a cicatriz a formar-se. Essa cicatriz efectivamente forma um novo membro.

Dessa forma, as salamandras conseguem este feito. Por que não nós? Por que os humanos não se regeneram? Na verdade, nós conseguimos regenerar. Os vossos corpos têm muitos órgãos e cada um dos órgãos de seus corpos tem uma população de células que está pronta a agir no caso de dano. Isso acontece todos os dias. À medida que você envelhece, Os seus ossos regeneram a cada 10 anos. E a sua pele regenera-se a cada duas semanas, Assim, os vossos corpos estão a regenerar-se constantemente. O desafio acontece quando há um ferimento. No caso de um ferimento ou doença, a primeira reacção do corpo é isolá-lo do resto do corpo. Basicamente quer combater a infecção, e isolar-se, sejam órgãos internos do seu corpo, ou da sua pele, a primeira reacção é o tecido cicatrizante aparecer, para isolar do exterior.

Então, como podemos dominar esse poder? Uma das maneiras de fazermos isso é usando biomateriais inteligentes. Como é que isso funciona? Bem, aqui à esquerda vocês vêem uma uretra danificada. Este é o canal que conecta a bexiga ao exterior do corpo. E vocês vêem que está danificada. Nós descobrimos que podemos usar estes biomateriais inteligentes, que podemos usá-los como uma ponte. Se construirmos uma ponte e a isolarmos do ambiente externo, podemos criar essa ponte e as células que regeneram o seu corpo, podem então cruzar a ponte e seguir este caminho.

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

Deste modo, nós efectivamente regeneramos, mas para extensões limitadas. Que fazemos então, se vocês tiverem uma lesão em órgãos maiores? 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 danificado, tiramos um pedaço pequeno de tecido do órgão, menor que a metade de um selo de correio, podemos então desagregar este tecido, e examinar seus componentes básicos, as próprias células do paciente, podemos separar essas células, cultivar e expandir essas células fora do corpo, em grandes quantidades, e então podemos usar materiais de suporte.

Ao olho nu parecem um pedaço de uma blusa, ou de uma camisa, mas na verdade esses materiais são bastante complexos e são preparados para degradar-se quando estiverem dentro do corpo. Eles desintegram-se alguns meses depois. Funcionam apenas como um veículo de entrega das células. Trazendo as células para dentro do corpo. Permitem que as células regenerem tecido novo, e uma vez que o tecido esteja regenerado, o suporte desaparece.

Foi o que fizemos a este pedaço de músculo. Isto mostra um pedaço de músculo e como nós passamos pelas estruturas para efectivamente construir o músculo. Pegamos nas células, expandi-mo-las, 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 vêem aqui. Vêem este bio-reator muscular efectivamente exercitando o músculo, de um lado para o outro.

Muito bem. Estas são estruturas planas que vemos aqui, o músculo. E que tal outras estruturas? Isto é na verdade um vaso sanguíneo fabricado Muito semelhante ao que acabamos de ver, mas um pouco mais complicado. Aqui nós temos um suporte, e basicamente -- o suporte pode ser como este pedaço de papel. 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. Pegamos em células musculares, colamos, ou revestimos o exterior com essas células musculares, é como cozer uma camada de bolo, se preferirem.

Colocamos as células musculares do lado de fora, Colocamos as células de revestimento do vaso sanguíneo do lado de dentro. Temos então um suporte completamente semeado. Colocamos isso num dispositivo parecido com um forno. Tem as mesmas condições de um corpo humano, 37 graus centígrados, 95% de oxigénio. após isto exercita-mo-lo, como viram naquele vídeo.

E à vossa direita vêem uma artéria carótida que foi fabricada. Esta é a artéria que vai do pescoço até ao cérebro. E este é um raio-x que mostra o vaso sanguíneo do paciente, a funcionar. Estruturas mais complexas tais como vasos sanguíneos, ou uretras, que vos mostrei, são definitivamente mais complexas porque introduzimos dois tipos de células diferentes. Mas estes órgãos são principalmente canais. Que permitem que um fluido ou o ar atravesse num estado estável. Não são de longe tão complexas como órgãos ocos. Órgãos ocos possuem um grau muito mais elevado de complexidade, porque esses órgãos são solicitados a actuar sob comando.

Assim, a bexiga é um desses órgãos. Mesma estratégia, pegamos num pedaço pequeno da bexiga, menos da metade do tamanho de um selo de correio. Fragmentamos o tecido em dois dos seus componentes de células, músculo e estas células especializadas da bexiga. Cultivamos as células fora do corpo em grandes quantidades. Demora quatro semanas a cultivar as células extraídas do órgão. Então pegamos num suporte moldado como uma bexiga. Recobrimos o interior com as células de revestimento da bexiga. Recobrimos o exterior com as células musculares. Colocamos de volta no dispositivo semelhante a um forno. A partir do momento em que se tira o pedaço de tecido, seis a oito semanas mais tarde podemos colocar o órgão de volta no paciente.

Aqui mostramos o suporte. O material está a ser revestido com as células. Quando fizemos o primeiro teste clínico para estes pacientes criamos um suporte personalizado para cada paciente. Trazíamos os pacientes, seis a oito semanas antes da data agendada para a cirurgia, fazíamos um raios-x, e preparávamos um suporte especificamente para o tamanho da cavidade pélvica do paciente. Na segunda fase dos testes simplesmente usamos tamanhos diferentes, pequeno, médio, grande e extra-grande. (Risos) É verdade. Tenho a 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 são ainda mais complexos que isso. Esta é uma válvula cardíaca, que nós fabricamos. E a maneira de fabricar esta válvula cardíaca é a mesma estratégia. Temos um suporte, semeamos com as células, podem ver aqui, os folhetos da válvula a abrir e a fechar. exercita-mo-los antes da implantação. Mesma estratégia.

Os mais complicados são os órgãos sólidos. Pois os órgãos sólidos, eles são mais complexos pois usamos muito mais células por centímetro. Este é um órgão sólido simples, como o ouvido. Ele está a ser 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 a fabricar. Estão a ser feitos em camadas, uma de cada vez, primeiro o osso, nós preenchemos os vãos com cartilagem. Depois 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 -- viram um cartucho de jacto de tinta -- nós usamos células. Esta é efectivamente uma impressora típica. Está efectivamente a imprimir este coração de duas câmaras, Uma camada de cada vez. Vêem aqui o coração a sair. Leva por volta de 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 no nosso instituto. E isto ainda é, claro, experimental, não está a ser usado em pacientes.

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

Duas semanas depois, podemos erguer esse órgão, ele tem a consistência de um fígado, 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 colágenio, um material que existe no nosso corpo, que não é rejeitado. Podemos usá-lo de um paciente para outro. Após isto pegamos na estrutura vascular e podemos provar que nós mantivemos os vasos sanguíneos.

Podem ver, isto é de facto uma fluoroscopia. Estamos na verdade injectando o contraste no órgão. Agora vocês podem ver como começa. Estamos injectando o contraste no órgão nesse fígado descelularizado. Podem ver a árvore vascular que permanece intacta. Pegamos então nas células, as células vasculares, células de vasos sanguíneos, nós perfundimos a árvore vascular com as células do próprio paciente. 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 somos capazes de reproduzir a funcionalidade da estrutura do fígado.

No caso do rim, como falei da primeira pintura que vocês viram, o primeiro slide que vos mostrei, 90% dos pacientes na fila de espera do transplante estão a espera de 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 podem ver os rins em miniatura que fabricamos. Eles estão realmente a criar urina. Novamente, pequenas estruturas, o nosso desafio é torná-las maiores, e isso é uma coisa com que trabalhamos agora mesmo no instituto. Uma das coisas que eu gostaria de apresentar para vocês é uma estratégia que estamos a arranjar para a medicina regenerativa.

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

Porque? Porque elas não serão rejeitadas. Nós podemos tirar as vossas células, criar a estrutura, colocá-la de volta 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 traqueia nós preferimos tirar células da sua traqueia. Se vocês tem um pâncreas doente nós gostaríamos de pegar nas células desse órgão.

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

Estamos a trabalhar 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, gostaria de vos dizer alguns dos maiores desafios que temos. 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.

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 desenhos. Isto demonstra como parar uma carruagem fora de controlo. Aqui vêem o condutor da carruagem, e ai vai ele no painel de cima, e ele vai de A, B, C, D, E, F. Finalmente ele para a carruagem. E esses são geralmente os cientistas básicos Os de baixo são geralmente os cirurgiões. (Risos) Como eu sou um cirurgião, isso não é assim tão engraçado. (Risos)

Mas na verdade o método A é a abordagem correta. E o que quero dizer com isso é que em qualquer ocasião em que lancemos uma dessas tecnologias para a clínica, certificamos-nos de que estamos a fazer tudo aquilo que podemos no laboratório antes de lançar essas tecnologias para os pacientes. E quando lançamos essas tecnologias para pacientes queremos ter a certeza de que nos a nós mesmo uma questão muito difícil. Estas pronto a colocar isto numa pessoa que amas, no teu próprio filho, num membro da tua própria família, e só ai prosseguimos. Pois a nossa principal meta, certamente, a primeira delas, é não fazer mal.

Vou vos mostrar agora, um clipe curto, Um clipe de cinco segundos de um paciente que recebeu um dos órgãos fabricados. Começamos a implantar algumas destas estruturas há mais de 14 anos. temos então 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 a usar apenas cinco segundos. Este 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 o 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 com que os nossos pacientes melhorem. Obrigado pela vossa atenção. (Aplausos)