Nós temos um desafio de saúde global
em nossas mãos hoje,
isto é, a forma como atualmente
descobrimos e desenvolvemos novos medicamentos
é muito cara, demora muito,
e falha mais vezes do que é bem sucedida.
Não está realmente funcionando, e isso significa
que pacientes que precisam urgentemente de novas terapias
não as conseguem,
e doenças passam sem serem tratadas.
Parece que estamos gastando cada vez mais dinheiro.
Portanto, para cada bilhão de dólares que gastamos em P&D,
estamos tendo menos drogas aprovadas no mercado.
Mais dinheiro, menos drogas. Hmm.
O que está acontecendo aqui?
Bem, há uma variedade de fatores em jogo,
mas acho que um dos fatores-chave
é que as ferramentas que temos atualmente
disponíveis para testar se um medicamento vai funcionar,
se ele é eficaz,
ou se vai ser seguro
antes de colocá-lo em testes clínicos em humanos,
estão sendo falhos. Não estão prevendo
o que vai acontecer em seres humanos.
E temos duas ferramentas principais disponíveis
à nossa disposição.
São células em placas e testes em animais.
Agora vamos falar sobre a primeira, as células em placas.
Então, as células são felizes funcionando em nossos corpos.
Nós as pegamos e as tiramos
do seu ambiente nativo, colocamo-las em uma dessas placas,
e esperamos que elas trabalhem.
Adivinhem só. Elas não trabalham.
Elas não gostam desse ambiente
porque não é nada parecido
com o que elas têm no corpo.
Que tal testes em animais?
Bem, animais podem fornecer
informações extremamente úteis.
Eles nos ensinam sobre o que acontece
no organismo complexo.
Aprendemos mais sobre a própria biologia.
No entanto, na maioria das vezes,
modelos animais não conseguem prever o que vai acontecer em humanos
quando uma droga específica lhes for administrada.
Então, precisamos de ferramentas melhores.
Precisamos de células humanas,
mas precisamos de uma maneira de mantê-las felizes
fora do corpo.
Nossos corpos são ambientes dinâmicos.
Estamos em constante movimento.
Nossas células vivenciam isso.
Estão em ambientes dinâmicos em nosso corpo.
Estão sob forças mecânicas constantes.
Então, se quisermos deixar as células felizes
fora de nossos corpos,
precisamos nos tornar arquitetos celulares.
Precisamos projetar e construir
uma casa longe de casa para as células.
E no Instituto Wyss,
fizemos exatamente isso.
Nós o chamamos de órgão-no-chip.
E estou com um bem aqui.
É lindo, não é? Mas é incrível.
Bem aqui na minha mão está um pulmão humano
vivo e respirando em um chip.
E não é somente bonito.
Pode fazer uma grande quantidade de coisas.
Temos células vivas naquele pequeno chip,
células que estão em um ambiente dinâmico,
interagindo com diversos tipos de células.
Houve muitas pessoas
tentando criar células em laboratório.
Tentaram muitas abordagens diferentes.
Até tentaram criar pequenos miniórgãos no laboratório.
Não estamos tentando fazer isso aqui.
Estamos simplesmente tentando recriar
neste chip minúsculo
a menor unidade funcional
que representa a bioquímica,
a função e a tensão mecânica
que as células vivenciam em nossos corpos.
Então, como é que funciona? Deixem-me lhes mostrar.
Usamos técnicas da indústria de fabricação
de chips de computadores
para fazer estas estruturas numa escala
relevante tanto para as células quanto para seu ambiente.
Temos três canais fluídicos.
No centro, temos uma membrana porosa, flexível
sobre a qual podemos adicionar células humanas,
digamos, dos nossos pulmões,
e, por baixo, elas tinham células capilares,
as células em nossos vasos sanguíneos.
E assim podemos aplicar forças mecânicas no chip
que esticam e contraem a membrana,
para que as células experimentam as mesmas forças mecânicas
que eles experimentavam quando respiramos.
E elas as experimentam como no corpo.
Há ar fluindo pelo canal acima,
e escoamos um líquido que contém nutrientes
através do canal sanguíneo.
Bem, o chip é muito bonito,
mas o que podemos fazer com ele?
Podemos obter uma funcionalidade incrível
dentro desses pequenos chips.
Deixem-me lhes mostrar.
Poderíamos, por exemplo, imitar uma infecção,
adicionando células bacterianas ao pulmão,
e podemos adicionar glóbulos brancos humanos.
Glóbulos brancos são a defesa do nosso corpo
contra os invasores bacterianos,
e quando eles sentem a inflamação devido à infecção,
eles vão entrar no pulmão a partir do sangue
e engolfar as bactérias.
Bem, agora vocês vão ver isso acontecer
ao vivo em um pulmão humano real em um chip.
Nós marcamos os glóbulos brancos para que vocês possam vê-los fluindo,
e quando eles detectam a infecção,
eles começam a grudar.
Eles se aglutinam, e tentam entrar no lado
do pulmão a partir do canal sanguíneo.
E dá para ver aqui, podemos visualizar
um único glóbulo branco.
Ele adere, ele vai se contorcendo pelo caminho
entre as camadas de células, através do poro,
sai do outro lado da membrana,
e ali, vai engolfar as bactérias
marcadas em verde.
Nesse chip minúsculo, vocês acabaram de testemunhar
uma das respostas mais fundamentais
que nosso corpo tem a uma infecção.
É a maneira como respondemos -- uma resposta imune.
É bem emocionante.
Agora eu gostaria de compartilhar essa imagem com vocês,
não só porque é muito bonita,
mas porque nos mostra uma enorme quantidade de informação
sobre o que as células estão a fazer dentro dos chips.
Ela nos diz que essas células
das pequenas vias aéreas em nossos pulmões,
na verdade, têm essas estruturas semelhantes a pêlos
que você esperaria ver no pulmão.
Estas estruturas são chamados cílios,
e servem para colocar o muco para fora do pulmão.
É. Muco. Eca.
Mas o muco é muito importante, na verdade.
O muco prende partículas, vírus,
alérgenos potenciais,
e esses pequenos cílios se movem
e colocam o muco para fora.
Quando eles se danificam, por exemplo,
por fumaça de cigarro, por exemplo,
eles não funcionam adequadamente, e não conseguem colocar o muco para fora.
E isso pode causar doenças tais como bronquite.
Os cílios e a limpeza do muco
também estão envolvidos em doenças terríveis como a fibrose cística.
Mas agora, com a funcionalidade que temos nesses chips,
podemos começar a buscar
novos tratamentos potenciais.
Não paramos com o pulmão no chip.
Temos um intestino no chip.
Podem ver um aqui.
E colocamos células intestinais humanas
num intestino no chip,
e elas estão sob constante movimento peristáltico,
este fluxo através das células,
e conseguimos imitar muitas das funções
que, de fato, se esperaria ver
no intestino humano.
Agora podemos começar a criar modelos de doenças
como a síndrome do intestino irritável.
Essa é uma doença que afeta
um grande número de indivíduos.
É realmente debilitante,
e não há muitos bons tratamentos para ela.
Agora temos toda uma cadeia
de diferentes chips de órgãos
em que estamos trabalhando no momento em nossos laboratórios.
Mas o verdadeiro poder desta tecnologia, no entanto,
vem mesmo do fato
de que pode ligá-los com fluidos.
Há fluido escoando por essas células.
Assim, podemos começar a interligar
vários chips diferentes
para formar o que chamamos de um ser humano virtual no chip.
Agora estamos ficando realmente animados.
Não vamos nunca recriar um ser humano completo nestes chips,
mas nosso objetivo é ser capaz de recriar
funcionalidades suficientes
para que possamos fazer melhores previsões
do que vai acontecer em seres humanos.
Por exemplo, agora podemos começar a explorar
o que acontece quando aplicamos um medicamento como aerossol.
Aqueles como eu, que têm asma, quando pegam seu inalador,
podemos explorar como o medicamento entra em seus pulmões,
como entra no corpo,
como pode afetar, digamos, seu coração.
Será que ele afeta seu batimento cardíaco?
Será que é tóxico?
Será que vai ser eliminado pelo fígado?
Será que é metabolizado no fígado?
Será que é excretado nos rins?
Podemos começar a estudar a resposta
dinâmica do corpo a um medicamento.
Isso poderia mesmo revolucionar
e ser um divisor de águas,
não só para a indústria farmacêutica,
mas toda uma série de diferentes indústrias,
incluindo a indústria de cosméticos.
Podemos utilizar potencialmente a pele no chip
que estamos desenvolvendo atualmente no laboratório
para testar se os ingredientes em tais produtos
que vocês estão usando são mesmo seguros para colocar na pele,
sem a necessidade de testar em animais.
Poderíamos testar a segurança
de produtos químicos a que somos expostos
diariamente em nosso meio,
tais como produtos químicos para limpeza doméstica cotidiana.
Também poderíamos usar os órgãos nos chips
para aplicações em bioterrorismo
ou exposição a radiação.
Poderíamos usá-los para aprender mais
sobre doenças como o ebola,
ou outras doenças mortais, como a SARS.
Órgãos em chips também poderiam mudar
a forma como fazemos ensaios clínicos no futuro.
No momento, o participante comum
em um ensaio clínico é assim: comum.
Tende a ser de meia idade, tende a ser do sexo feminino.
Não se encontra muitos ensaios clínicos
em que crianças estão envolvidas,
mas mesmo assim, sempre damos medicamentos às crianças,
e a única informação de segurança que temos sobre esse medicamento
é aquela que conseguimos a partir de adultos.
Crianças não são adultos.
Elas podem não reagir da mesma forma que os adultos.
Há outras coisas como diferenças genéticas
em populações,
que podem levar a... populações de risco
que correm o risco de ter uma reação adversa ao medicamento.
Agora, imaginem se pudéssemos retirar células de todas essas diferentes populações,
colocá-las em chips
e criar populações no chip.
Isso poderia mesmo mudar a forma
como fazemos ensaios clínicos.
E esta é a equipe e as pessoas que estão fazendo isso.
Temos engenheiros, temos biólogos celulares,
temos médicos, todos trabalhando juntos.
Estamos vendo algo bastante incrível
no Instituto Wyss.
É uma convergência de disciplinas,
onde a biologia está influenciando a forma como projetamos,
a forma como fazemos engenharia, a forma como construímos.
É bem emocionante.
Estamos estabelecendo importantes colaborações industriais,
como a que temos com uma empresa
que tem experiência em fabricação digital de grande escala.
Eles vão nos ajudar a fazer,
em vez de um,
milhões desses chips,
para que possamos levá-los às mãos
do maior número de pesquisadores possível.
E isso é crucial para o potencial dessa tecnologia.
Agora, deixem-me lhes mostrar nosso instrumento.
Este é um instrumento de que nossos engenheiros
estão criando um protótipo no laboratório,
e este instrumento vai nos dar
o controle de engenharia que será necessário
a fim de conectar 10 ou mais chips de órgãos.
E ainda faz outra coisa que é muito importante.
Ele cria uma interface de usuário amigável.
Assim, um biólogo celular, como eu, pode entrar,
pegar um chip, colocá-lo em um cartucho,
como o protótipo que vocês veem ali,
colocar o cartucho na máquina,
assim como se faria com um CD,
e assim se vai longe.
Plug-and-play. Fácil.
Agora, imaginemos um pouco
como poderia ser no futuro
se eu pudesse pegar suas células-tronco
e colocá-las em um chip,
ou suas células-tronco e colocá-las em um chip.
Seria um chip personalizado apenas para você.
Bem, todos nós aqui somos indivíduos,
e essas diferenças individuais significam
que poderíamos reagir de forma muito diferente
e, às vezes, de forma imprevisível aos medicamentos.
Eu mesma, alguns anos atrás, tive uma dor de cabeça terrível,
não conseguia me livrar dela, e pensei: "Bem, vou tentar algo diferente."
Eu tomei Advil. Quinze minutos depois,
Eu estava a caminho da sala de emergência
com um ataque de asma total.
Bem, obviamente não foi fatal,
mas, infelizmente, algumas dessas
reações adversas a medicamentos podem ser fatais.
Então, como podemos evitá-las?
Bem, poderíamos imaginar um dia
ter a Geraldine em um chip,
ter a Danielle em um chip,
ter você em um chip.
Medicina personalizada. Obrigada.
(Aplausos)