Programando bactérias para detectar o câncer (e talvez tratá-lo)

O câncer do fígado é um dos mais difíceis de detectar, mas o biólogo sintético, Tal Danino, teve um pensamento pouco convencional: e se pudéssemos criar um probiótico, uma bactéria comestível "programada" para encontrar tumores no fígado? A sua visão explora algo que apenas agora começamos a entender sobre as bactérias: o seu poder de percepção de quorum, ou de fazer algo em massa assim que atingem a densidade crítica. Danino, um Bolsista TED, explica como funciona a percepção de quorum – e como bactérias inteligentes trabalhando em conjunto podem, um dia, mudar o tratamento do câncer.

Pode ser que não saibam,

mas existem mais bactérias em seu corpo
do que estrelas na nossa galáxia.

Este fascinante universo
de bactérias dentro de nós

é parte integral da nossa saúde,

e, a nossa tecnologia está evoluindo
tão rapidamente

que hoje podemos programar essas bactérias
como programamos computadores.

O diagrama que veem aqui,

eu sei que parece com
um tipo de jogo esportivo,

mas, na verdade, é um modelo do primeiro
programa de bactérias que desenvolvi.

Tal como escrever um software,
podemos imprimir e escrever DNA

em diferente algoritmos
e programas dentro de bactérias.

O que este programa faz
é produzir proteínas fluorescentes

de forma rítmica

e gera uma pequena molécula

que permite às bactérias
se comunicarem e se sincronizarem,

como veem neste filme.

A crescente colônia
de bactérias que aqui veem

tem a largura de um cabelo humano.

Mas, o que não podem ver
é que o nosso programa genético

instrui estas bactérias
para que produzam pequenas moléculas

e estas moléculas viajam
entre milhares de bactérias individuais,

dizendo-lhes quando ligar e desligar.

As bactérias sincronizam-se
bastante bem a esta escala,

mas, como a molécula que as sincroniza
só pode viajar a determinada velocidade

em colônias de bactérias maiores,
isto resulta em ondas de viagem

entre bactérias que estão muito longe
umas das outras;

vocês podem ver estas ondas indo
da direita para a esquerda na tela.

O nosso programa genético
conta com um fenômeno natural

chamado percepção de quorum,

em que bactérias ativam reações
coordenadas e, por vezes, virulentas

quando atingem a densidade crítica.

Podemos ver a percepção de quorum
em ação neste filme,

em que uma crescente
colônia de bactérias só começa a brilhar

quando atinge
uma densidade alta ou crítica.

O nosso programa genético

continua produzindo estes padrões rítmicos
de proteínas fluorescentes

à medida que a colônia cresce.

Chamamos este filme e experimento
de "A Supernova",

por parecer com uma estrela explodindo.

Bom, além de programar
estes belíssimos padrões pensei:

que mais poderíamos
fazer com estas bactérias?

Eu decidi explorar
como programar as bactérias

para detectar e tratar doenças
em nosso corpo, como o câncer.

Um fato surpreendente sobre as bactérias

é que elas podem crescer naturalmente
dentro de tumores.

Isto acontece porque,
normalmente, tumores

são áreas sem acesso
ao sistema imunológico,

e, assim, as bactérias acham estes tumores

e os usam como um refúgio seguro
para crescerem e se propagarem.

Começamos a usar bactérias probióticas,

que são bactérias seguras
com benefícios à saúde,

e descobrimos que, quando
administrados por via oral a ratos,

estes probióticos cresciam seletivamente
dentro dos tumores de fígado.

Verificamos que a forma mais conveniente

de realçar a presença dos probióticos,

e, dai, a presença de tumores,

era fazer estas bactérias
produzirem um sinal

que fosse detectável na urina.

Portanto, programamos
especificamente estes probióticos

para fazer uma molécula
que mudasse a cor da urina

para indicar a presença de câncer.

Seguimos mostrando que esta tecnologia

podia sensitiva e especificamente
detectar o câncer do fígado,

que é difícil de se detectar
de outra forma.

Já que estas bactérias
se situam especificamente em tumores,

nós as programamos
não só para detectar o câncer,

mas para também tratá-lo,

produzindo moléculas terapêuticas
dentro do ambiente do tumor,

que encolhem os tumores existentes,

e, temos feito isto com programas
de percepção de quórum,

como viram antes nos vídeos.

Em suma, imaginem, no futuro,
tomar um probiótico programado

que pudesse detectar e tratar o câncer,

ou até mesmo outras doenças.

Nossa capacidade de programar bactérias

e programar vida

abre novos horizontes
na pesquisa do câncer,

e, para partilhar esta visão,
trabalhei com o artista Vik Muniz

para criar um símbolo do Universo,

feito inteiramente de células
bacterianas e cancerígenas.

Enfim, espero que a beleza
e propósito deste universo microscópico

inspire abordagens novas e criativas
no futuro da pesquisa do câncer.

Obrigado.

(Aplausos)