Anthony Atala: Imprimindo um rim humano

Na verdade há uma grande crise de saúde hoje em dia em termos de escassez de órgãos. O fato é que estamos a viver mais. A medicina tem feito um trabalho cada vez melhor em fazer-nos viver mais. O problema é que, enquanto envelhecermos, os nossos órgãos tendem a falhar mais. E frequentemente não há órgãos suficientes. De facto, nos últimos 10 anos, o número de pacientes esperando por órgãos duplicou, enquanto ao mesmo tempo, o número real de transplantes mal cresceu. Então agora isto é uma crise de saúde pública.

Então é aqui que entra este campo que chamamos de medicina regenerativa. Isto realmente envolve muitas áreas diferentes. Podem usar-se, na verdade, matrizes de suporte extracelular, biomateriais -- são como um pedaço da vossa blusa ou sua camisa -- mas materiais específicos que se podem de facto implantar em pacientes e que serão bem sucedidos e ajudarão à regeneração. Ou podemos utilizar apenas as células, tanto as suas próprias células como diferentes populações de células estaminais. Ou podemos utilizar ambos; podemos utilizar, na verdade, biomateriais e as células juntas. E é aqui que se está, neste campo, hoje.

Mas, na verdade, não é um campo novo. É interessante, este é um livro que foi publicado em 1938. É entitulado "A cultura de Órgãos." O primeiro autor, Alexis Carrel, vencedor do prêmio Nobel. Ele na verdade intuiu algumas das mesmas tecnologias utilizadas hoje para suturar vasos sanguíneos. E alguns dos enxertos de vasos sanguíneos que utilizamos hoje em dia foram na verdade desenhados por Alexis. Mas quero tomem nota deste co-autor: Charles Lindbergh. É o mesmo Charles Lindbergh que passou o resto da sua vida trabalhando com Alexis no Rockefeller Institute em Nova Iorque na área da cultura de órgãos.

Então se este campo existe há tanto tempo, porquê tão poucos avanços clínicos? E isso realmente tem a ver com muitos desafios diferentes. Mas se eu tivesse de apontar três desafios, o primeiro seria na verdade o design de materiais que poderiam ser usados no corpo e dar-se bem com o tempo. E vários avanços científicos depois, podemos fazê-lo sem grandes problemas. O segundo desafio eram as células. Não conseguíamos obter células suficientes para crescer fora do corpo. Nos últimos 20 anos, basicamente superamos este. Vários cientistas podem agora cultivar vários tipos diferentes de células -- e além disso temos as células estaminais. Mas mesmo agora, em 2011, há ainda alguns tipos de células que simplesmente não conseguimos cultivar a partir do paciente. Células do fígado, células nervosas, células pancreáticas -- ainda não conseguimos cultivá-la, mesmo hoje em dia. E o terceiro desafio é a vascularização, o suprimento de sangue que permite que os órgãos ou tecidos sobrevivam assim que os regeneramos.

Então podemos utilizar biomateriais agora. Isto é na verdade um biomaterial. Podemos tecê-los, tricotá-los, ou podemos fazê-los como se pode ver aqui. Isto é na verdade como uma máquina de algodão doce. Viram o spray a sair. É como as fibras do algodão doce. criando esta estrutura, esta estrutura tubularizada, que é um biomaterial que podemos então utilizar para ajudar o seu corpo a regenerar usando as suas próprias células para o fazer. E é exatamente o que fizemos aqui.

Este é na verdade um paciente que se apresentou com um órgão degenerado, e nós então criámos um destes biomateriais inteligentes, e então utilizámos esse biomaterial inteligente para substituir e reparar aquela estrutura do paciente. O que fizemos foi na verdade usar o biomaterial como uma ponte para que as células no órgão pudessem caminhar naquela ponte, se quiserem, e ajudar a cobrir a lacuna para regenerar aquele tecido. E vemos aquele paciente seis meses depois com um raio-X mostrando o tecido regenerado, que está completamente regenerado quando o analisamos no microscópio. Podemos também utilizar apenas as células. Estas são na verdade células que obtivemos. São células estaminais que criámos a partir de fontes específicas, e podemos levá-las a tornarem-se células cardíacas. E elas começam a bater, na cultura. Por isso sabem o que devem fazer. As células sabem geneticamente o que fazer, e começam a bater em conjunto. Hoje em dia, muitos ensaios clínicos utilizam diferentes tipos de células estaminais para doenças do coração. Por isso, isto está de facto a ser usado em pacientes.

Ou se vamos utilizar estruturas maiores para substituir estruturas maiores, podemos então utilizar as células do próprio paciente, ou uma população de células, e os biomateriais, os suportes de matriz extracelular, juntos. Então o conceito é: se temos um órgão degenerado ou lesionado, recolhemos uma pequena parte desse tecido, menos de metade do tamanho de um selo postal de carta. A seguir separamos as células, cultivamos as células fora do corpo. Então utilizamos o suporte de matriz extracelular, um biomaterial, novamente, parece-se muito com um pedaço da vossa blusa ou camisa. Então moldamos esse material, e usamos essas células para codificar aquele material uma camada de cada vez -- é muito como fazer um bolo em camadas, se quiserem. Colocamos então num dispositivo parecido com um forno, e somos capaz de criar aquela estrutura e trazê-la para fora. Isto é na verdade uma válvula cardíaca que nós construímos. E podem ver aqui, temos a estrutura da válvula cardíaca e semeamos células nela, e então exercitamo-las. E então vêem-se os folíolos a abrir e fechar -- desta válvula cardíaca isto é usado actualmente de forma experimental para tentar levar isto para futuros estudos.

Outra tecnologia que utilizamos em pacientes na verdade envolve bexigas. Nós pegamos uma pedaço muito pequeno da bexiga do paciente -- menor que a metade de um selo postal de carta. E cultivamos as células fora do corpo, pegamos no suporte de matriz extracelular, cobrimos o suporte com as células -- as células do próprio paciente, dois tipos diferentes de células. E colocamo-las neste dispositivo parecido com um forno. Ele tem as mesmas condições que o corpo humano -- 35 graus centígrados, 95 por cento de oxigênio. Algumas semanas depois, têm o nosso órgão construído que podemos implantar de volta ao paciente. Para estes pacientes específicos, simplesmente suturamos estes materiais. Utilizamos análise de imagens tridimensionais, mas na verdade criamos estes biomateriais à mão.

Mas agora temos melhores formas de criar estas estruturas com as células. Utilizamos agora alguns tipos de tecnologias, em que para órgãos sólidos, por exemplo, como o fígado, o que fazemos é pegar em fígados rejeitados. Como sabem, muitos órgãos são na verdade descartados, não utilizados. Então pegamos nestas estruturas do fígado, que não serão utilizadas, e colocamo-las numa máquina parecida com a estrutura de uma máquina de lavar que permitirá que as células sejam lavadas. Duas semanas depois, temos algo que se parece com um fígado. Podemos segurar nele como um fígado, mas não há células; é apenas o esqueleto de um fígado. Então podemos então fazer uma re-perfusão no fígado com células, preservando a árvore de vasos sanguíneos. Então defacto perfundimos primeiro a primeira árvore de vasos sanguíneos com as células de vasos do próprio paciente, e depois infiltramos o parênquima com as células do fígado. E agora temos conseguido simplesmente mostrar a criação de tecido de fígado humano neste mês passado utilizando esta tecnologia.

Outra tecnologia que nós utilizamos é a que tem a ver com imprimir. Isto é na verdade uma impressora jato de tinta de mesa, mas em vez de utilizar tinta, utilizamos células. E consegue ver-se aqui a cabeça da impressora passando e imprimindo esta estrutura, e leva uns 40 minutos para imprimir esta estrutura. E há um elevador 3D que na verdade desce uma camada de cada vez cada vez que a cabeça de impressão passa. Então finalmente conseguimos retirar a estrutura. Podemos tirar a estrutura da impressora e implantá-la. Isto na verdade é um pedaço de osso que vos vou mostrar neste slide que foi criado numa impressora de secretária e implantado como se vê aqui. Isto é tudo osso novo que foi implantado utilizando esta técnica.

Outra tecnologia mais avançada que estamos a ver agora, a nossa próxima geração de tecnologias, são impressoras mais sofisticadas. Particularmente esta impressora que estamos a construir agora na verdade imprime diretamente no paciente. Então o que se vê aqui -- Eu sei que parece estranho, mas é assim que funciona. Porque na realidade, o que queremos fazer é ter, de facto, o paciente na cama com o ferimento, e usar um scanner, basicamente um scanner de varrimento. É o que se vê aqui do lado direito; vê-se uma tecnologia de scanner que primeiro faz o scan do ferimento do paciente e então isto volta com as cabeças de impressão imprimindo as camadas que você precisa no próprio paciente.

É assim que isto funciona. Aqui está o scanner a passar fazendo o scan do ferimento. Uma vez feito o scan, são enviadas informações nas camadas corretas de células onde elas são necessárias. E agora iremos ver uma demonstração de como isto está a ser feito num ferimento representativo. E nós fazemos isto com um gel, para que se possa retirar o material do gel. Então assim que essas células estão no paciente irão colar-se onde precisam de estar. E isto é na verdade nova tecnologia ainda em desenvolvimento.

Estamos a trabalhar em impressoras ainda mais sofisticadas. Porque na realidade, o nosso maior desafio são os órgãos sólidos Não sei se você percebeu isso, mas 90 por cento dos pacientes na lista de transplantes estão de facto à espera de um rim. Há pacientes a morrer todos os dias poque não temos órgãos suficientes. Por isso isto é mais desafiador -- órgão maior, vascular, muito abastecimento de vasos sanguíneos, muitas células presentes. Então a estratégia aqui é -- isto é na verdade uma tomografia computadorizada, um raio-X e vamos, camada por camada, utilizando uma análise de imagem morfométrica computadorizada e uma reconstrução 3D para penetrarmos nos rins do próprio paciente. Então somos capazes de obtermos uma imagem deles, fazermos uma rotação de 360 graus analisamos o rim nas suas características volumétricas, e então somos capazes de pegar nestas informações e fazer um scan na forma de uma impressão computorizada. Então vamos camada por camada através do órgão, analisando cada camada à medida que passamos através do órgão. E então somos capazes de enviar essa informação, como se vê aqui, através do computador e de facto desenhar o órgão para o paciente. Isto mostra a impressora que usámos. E isto mostra a impressão que fizemos.

De facto, nós temos a impressora aqui mesmo. Então enquanto estivemos a conversar hoje, podemos ver de facto a impressora aqui nos bastidores. É mesmo a impressora que usámos, e que esteve a imprimir esta estrutura de rim que se vê aqui. Leva mais ou menos sete horas para imprimir um rim, por isso já deve estar a imprimir há cerca de três horas. E o Dr. Kang vai entrar agora no palco, e vamos mostrar um desses rins que imprimimos hoje, há um bocado. Vou colocar umas luvas. Obrigado. Volta para trás. Bem, estas luvas são um pouco pequenas para mim, mas aqui está. Você ver-se, de facto, o rim como foi impresso hoje, há um bocado.

(Aplausos)

Tem alguma consistência. Este é Dr. Kang que tem trabalhado conosco neste projeto, e faz parte da nossa equipa. Obrigado, Dr. Kang. Os meus agradecimentos.

(Aplausos)

Então isto é na verdade uma nova geração. Isto é na verdade a impressora que se vê aqui no palco. E isto é na verdade uma nova tecnologia em que estamos a trabalhar agora. Na verdade, já temos uma longa história a fazer isto. Vou partilhar convosco um vídeo em termos de tecnologia que temos usado em pacientes já há algum tempo.

E na verdade é um vídeo bastante breve -- de apenas cerca de 30 segundos -- de um paciente que na verdade recebeu um órgão.

(Vídeo) Luke Massella: Eu estava realmente doente. Mal podia sair da cama. Eu faltava à escola. Era bastante miserável. Não podia sair e jogar basquetebol no recreio sem sentir como se fosse desmaiar quando voltava para dentro. Sentia-me muito doente. Estava encarando basicamente uma vida de diálise, e nem quero pensar como teria sido a minha vida se eu continuasse assim. Então depois da cirurgia, a vida tornou-se muito melhor para mim. Era capaz de fazer mais coisas. Podia fazer luta-livre na escola. E tornei-me capitão da equipa, o que foi óptimo. Podia ser uma criança normal com meus amigos. E porque utilizaram as minhas próprias células para construir essa bexiga, isso vai ficar comigo Tenho-a para a vida inteira, por isso estou preparado.

(Aplausos)

Juan Enriquez: Estas experiências às vezes funcionam, e é muito bom quando funcionam. Luke, vem cá por favor.

(Aplausos)

Então Luke, antes da última noite, qual foi a última vez que viste o Tony?

LM: Há 10 anos atrás, quando tive minha cirurgia -- e é muito bom vê-lo.

(Risos)

(Aplausos)

JE: conta-nos um pouco sobre o que estás a fazer.

LM: Bem, de momento, estou na faculdade na Universidade de Connecticut. Estou no segundo ano a estudar comunicações, TV e mass media. E basicamente tentando viver a vida como um miúdo normal, coisa que sempre quis, enquanto crescia. Coisa que era difícil de fazer quando nasci com espinha bífida e os meus rins e a bexiga não estavam a funcionar. Fui submetido a umas 16 cirurgias, e que parecia impossível de fazer quando tive falência renal tinha eu 10 anos. E esta cirurgia surgiu e basicamente tornou-me no que sou atualmente e salvou minha vida.

(Aplausos)

JE: E o Tony fez centenas?

LM: Tanto quanto sei, ele está a trabalhar muito arduamente no seu laboratório e a inventar coisas incríveis. Sei que fui uma das primeiras dez pessoas a ter esta cirurgia. E quando tinha 10 anos, não percebi quão incrível isso é. Eu era um pequeno garoto, e era tipo, "Ok. Pode ser. Vou fazer a cirurgia." (Risos) Tudo que queria era ficar melhor, e não percebi quão maravilhoso era até agora que estou mais velho e vejo as coisas maravilhosas que ele faz.

JE: Quando recebeu, do nada, esta chamada -- O Tony é muito tímido, e isso foi bastante convincente para levar alguém tão modesto como o Tony a deixar-nos trazer o Luke. Então Luke, vais ter com os teus professores de comunicação -- estás a formar-te em comunicações -- e pedes-lhes autorização para vir à TED, que talvez tenha um pouco a ver com comunicações, a qual foi a reação deles?

LM: Grande parte dos meus professores foram totalmente a favor, a disseram "Traz fotos e mostra-nos o vídeo online," e "Estou feliz por ti." Houve alguns que foram um pouco teimosos, e tive que conversar com eles. Pu-los de lado.

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

JE: Obrigado, Tony.

(Aplausos)