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Titel:
Uma nova nanotecnologia para deteção precoce do cancro
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Beschreibung:
E se em cada casa houvesse um sistema de deteção precoce de cancro? O investigador Joshua Smith está a desenvolver a nanobiotecnologia "alarme de cancro" que rastreia traços da doença usando marcadores biológicos especiais chamados exossomas. Nesta palestra de pensamento inovador, Joshua partilha o seu sonho de como podemos revolucionar a deteção do cancro e, por fim, salvar vidas.
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Sprecher:
Joshua Smith
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"Você tem cancro."
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Cerca de 40% de todos nós vamos ouvir
estas três palavras durante a nossa vida,
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e metade não vai sobreviver.
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Isto significa que dois de cinco
dos nossos amigos ou familiares
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vão ser diagnosticados
com alguma forma de cancro,
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e um deles vai morrer.
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Para além das provações físicas,
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cerca de um terço dos sobreviventes
de cancro nos EUA
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irá contrair dívidas para o tratamento.
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E é duas vezes e meia mais provável
que declarem falência
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do que quem não tem cancro.
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Esta doença é disseminada.
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Esgota emocionalmente
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e, para muitos,
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é destrutiva financeiramente.
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Mas um diagnóstico de cancro
não tem de ser uma sentença de morte.
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Detetar o cancro cedo,
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próximo da sua génese,
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é um dos fatores críticos para melhorar
as opções de tratamento,
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reduzindo o impacto emocional
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e minimizando o encargo financeiro.
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E mais importante,
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detetar o cancro cedo,
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que é um dos objetivos primários
da minha investigação,
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aumenta muito
as hipóteses de sobrevivência.
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Se olharmos para o caso
do cancro da mama, por exemplo,
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percebemos que quem é diagnosticado
e tratado no estágio um
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tem um rácio de sobrevivência
de 5 anos de quase 100%
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— a percentagem desce para 22%
se tratados no estágio quatro.
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Encontramos a mesma tendência
nos cancros do cólon e dos ovários
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Todos temos consciência
de que um diagnóstico precoce
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é fundamental para a sobrevivência.
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O problema é que muitas das ferramentas
de diagnóstico são invasivas,
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caras,
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muitas vezes imprecisas
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e pode demorar muito tempo
até se saber os resultados.
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Pior ainda, para algumas
formas de cancro,
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como dos ovários, do fígado
ou do pâncreas,
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não existem bons métodos de rastreio,
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o que significa que muitas pessoas
esperam que surja algum sintoma físico,
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que são por si só indicadores
de estágios avançados.
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É como um tornado sem
um sistema de aviso prévio,
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não existe nenhum alarme que avise
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para o perigo que se aproxima
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quando as hipóteses
de sobreviver já são poucas.
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Ter a conveniência de opções
de acesso a rastreios regulares
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que sejam económicas, não invasivas
e mais rápidas a dar os resultados,
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poderia dar-nos uma arma formidável
na luta contra o cancro.
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Um aviso prévio poderia dar-nos
um avanço em relação à doença
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ao invés de apenas seguir
o seu despertar implacável.
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É exatamente isso que temos feito.
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Nos últimos três anos, tenho vindo
a desenvolver tecnologias
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que poderão ajudar os médicos
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com diagnósticos rápidos
nos primeiros estágios de cancro.
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Tenho sido alimentado
por uma curiosidade cientifica profunda,
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e uma paixão para inverter
estas estatísticas.
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No ano passado, no entanto,
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a luta tornou-se muito mais pessoal.
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A minha esposa foi diagnosticada
com cancro da mama.
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Uma experiência que trouxe uma forte
e inesperada dimensão emocional
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aos meus esforços.
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Eu sei em primeira mão como
os tratamentos podem alterar uma vida,
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e estou bem ciente do caos emocional
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que o cancro pode causar numa família,
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que, no nosso caso, inclui
as nossas duas filhas.
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Como foi descoberto cedo
numa mamografia de rotina,
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pudemos focar-nos
nas opções de tratamento
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para o tumor localizado,
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o que prova o quão importante
é um diagnóstico precoce.
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Ao contrário de outras formas de cancro,
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a mamografia oferece um rastreio precoce
para o cancro da mama.
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No entanto, nem toda a gente a faz,
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ou desenvolve cancro da mama
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antes da idade média recomendada
para fazer uma mamografia.
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Há ainda muito para se melhorar,
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mesmo nos cancros
que têm opções de rastreio,
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e, claro, benefícios consideráveis
para os que não têm.
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Um desafio vital para os investigadores
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é desenvolver métodos
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para tornar mais acessíveis
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rastreios regulares
a muitos tipos de cancro
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Imaginem um cenário em que,
durante o vosso "check-up" habitual,
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o médico pode tirar uma amostra
simples e não invasiva de urina,
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ou outra biópsia líquida,
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e apresentar-vos o resultado
ainda antes de sair do consultório.
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Tal tecnologia poderia reduzir
drasticamente o número de pessoas
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cujo diagnóstico do cancro
não é feito num estágio inicial.
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A minha equipa
de engenheiros e bioquímicos
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está a trabalhar neste desafio.
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Estamos a trabalhar em formas de ativar
um alarme de cancro em fase inicial
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ao possibilitar rastreios regulares
enquanto a pessoa é saudável
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para que possam ser tomadas medidas
para parar o cancro
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assim que este emerge e antes que evolua
para lá da sua infância.
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A solução neste caso
são pequenas vesiculas,
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pequenas cápsulas, por norma protegidas
por células chamadas exossomas.
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Os exossomas são importantes
marcadores biológicos
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que funcionam como um sistema de alarme
para o desenvolvimento do cancro.
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E uma vez que são abundantes
em todos os fluídos corporais,
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incluído o sangue, a urina e a saliva,
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são excelentes para fazer
biópsias líquidas e não invasivas.
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Não está disponível um sistema automático
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para separar rapidamente
estes marcadores biológicos.
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Criámos uma tecnologia
a que chamámos de nano-DLD
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que é capaz de fazer precisamente isto:
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isolamento automático de exossomas
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para auxiliar diagnósticos
rápidos de cancro.
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Os exossomas são a nova arma
de pré-aviso, se quiserem.
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a surgir na linha da frente
das biópsias líquidas.
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E são muito pequenos.
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Medem entre 30 a 150
nanómetros de diâmetro.
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São tão pequenos
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que cerca de um milhão
cabe num único glóbulo vermelho.
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É mais ou menos a diferença
entre uma bola de golfe
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e um grão de areia.
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Pensava-se que eram pequenos depósitos
de desperdício celular,
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mas descobriu-se que as células comunicam
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ao produzir e ao absorver estes exossomas
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que contêm recetores de superfície,
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proteínas e outro material genético
recolhido da sua célula de origem.
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Ao serem absorvidos
por uma célula vizinha,
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os exossomas libertam
o seu conteúdo na célula recetora,
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e podem pôr em marcha mudanças
fundamentais na expressão genética
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algumas boas,
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— e é aqui que o cancro surge —
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outras más.
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Uma vez que estão camuflados
com o material da célula mãe,
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e contêm uma amostra
do seu ambiente,
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fornecem uma foto genética
da saúde e origem dessa célula.
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Todas estas qualidade fazem
dos exossomas mensageiros inestimáveis
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que potencialmente
permitem aos médicos
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auscultar a nossa saúde ao nível celular.
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No entanto, para detetar cedo o cancro,
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temos de intercetar
estas mensagens frequentemente
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para determinar quando os agentes
cancerígenos no nosso corpo
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decidem iniciar um motim
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e é por isso que os rastreios regulares
são tão importantes
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e estamos a criar tecnologia
para os tornar possíveis.
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O primeiro diagnóstico à base de exossomas
surgiu no mercado este ano,
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mas não faz parte das opções
dos planos de saúde gerais.
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Para além do seu aparecimento recente,
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outro fator que limita
a sua adoção em massa
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é que, atualmente, não existe nenhum
sistema automático para isolar exossomas
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para tornar os rastreios regulares
economicamente acessíveis.
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A norma de ouro atual
para a isolação de exossomas
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inclui ultracentrifugação,
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um processo que requer equipamento
de laboratório dispendioso,
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um técnico de laboratório
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e cerca de 30 horas
para processar uma amostra.
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Encontrámos uma abordagem diferente
para alcançar o isolamento de exossomas
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de uma amostra como a urina.
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Usamos uma técnica de separação
à base de um fluxo contínuo
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chamada deslocação lateral
determinística.
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E conseguimos com isso
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o que a indústria de semicondutores
tem feito tão bem nos últimos 50 anos.
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Diminuímos as dimensões desta tecnologia
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de uma micro escala
para a verdadeira nano escala.
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Como é que isso funciona?
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Resumidamente,
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um conjunto de minúsculos pilares
separados por espaços nanoscópicos
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são dispostos de forma
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a que o sistema divida
o fluido em várias direções,
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assim as nanopartículas maiores
do cancro são separadas
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com um processo de redirecionamento
das mais pequenas e saudáveis ,
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que, em contraste,
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movem-se em ziguezague à volta dos pilares
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na direção em que o fluido flui.
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O resultado é uma separação completa
destes dois tipos de partículas.
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Podem visualizar
este processo de separação
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semelhante ao tráfego na autoestrada
que se divide em duas estradas,
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uma que passa num túnel
através da montanha,
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e outra que passa à volta dela.
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Aqui, os carros mais pequenos
passam pelo túnel
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os camiões, que carregam materiais
potencialmente perigosos,
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são forçados a ir pelo desvio.
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O tráfego é efetivamente
separado por tamanho e conteúdo
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sem impedir o seu fluxo.
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E é assim que o nosso sistema funciona,
numa escala muito mais pequena.
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A ideia é que o processo
de separação para rastreios
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seja tão simples como processar
uma amostra de urina, sangue ou saliva,
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e está perto de o ser, nos próximos anos.
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Por fim, poderá ser usado
para isolar e detetar os exossomas alvo,
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associados a um tipo particular de cancro,
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detetando e informando
a sua presença em minutos.
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Isto tornará um diagnóstico rápido
virtualmente indolor.
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De uma forma geral,
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a capacidade para separar
e enriquecer marcadores biológicos
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com precisão à nanoescala automatizada,
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abre a porta para entender melhor
doenças como o cancro,
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com aplicações desde a preparação
de amostras para diagnóstico,
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de monitorização de resistência
de fármacos até à terapia.
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Mesmo antes da luta
da minha esposa com o cancro,
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era um sonho meu facilitar
a automatização deste processo
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— tornar mais acessíveis
os rastreios regulares ,
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da mesma forma que Henry Ford
tornou o automóvel mais acessível
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à população em geral
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através da criação
de uma linha de montagem.
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A automatização é a chave
para a acessibilidade.
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No espírito do sonho de Hoover
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— "um frango em cada panela
e um carro em cada garagem" —
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estamos a criar uma tecnologia
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que pode colocar um sistema
de deteção precoce de cancro
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em cada casa.
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O que permitirá a cada homem,
mulher e criança
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a oportunidade de serem regularmente
testados enquanto são saudáveis,
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detetando o cancro assim que ele surge.
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É a minha esperança e sonho
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ajudar pessoas em todo o mundo
a evitar os altos custos
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— físicos, financeiros e emocionais —
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que os doentes de cancro enfrentam,
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dificuldades que conheço muito bem.
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Estou feliz por anunciar que, por termos
detetado cedo o cancro da minha esposa,
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o seu tratamento foi bem sucedido,
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e ela está agora, felizmente,
livre do cancro.
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É o desfecho que gostaria que todos
com diagnóstico de cancro tivessem.
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Com o trabalho desenvolvido
pela minha equipa
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na separação de marcadores biológicos
à nanoescala
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para diagnósticos rápidos
e nos primeiros estágios de cancro,
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estou otimista que,
na próxima década,
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este tipo de tecnologia
vai estar disponível,
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ajudando a proteger os nossos amigos,
família e futuras gerações.
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Mesmo que tenhamos a infelicidade
de ser diagnosticados com cancro,
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esse alarme precoce vai ser
um forte raio de esperança.
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