Nanomedicamentos: a nanobiotecnologia contra o câncer | Mark E. Davis | TEDxCaltech

Mark E. Davis é professor de engenharia química Warren e Katharine Schlinger da Caltech e membro do programa terapêutico experimental no Comprehensive Cancer Center do hospital City of Hope. Ele tem mais de 350 publicações científicas, 2 livros e mais de 50 patentes. É beneficiário de vários prêmios e foi o primeiro engenheiro a ganhar o prêmio NSF Alan T. Waterman. Foi eleito para a Academia Nacional de Engenharia em 1997 e para a Academia Nacional de Ciências em 2006. Seus esforços de pesquisa envolvem síntese de materiais em duas áreas gerais: nomeadamente, sólidos que podem ser utilizados para reconhecimento molecular e catálise, e polímeros para o fornecimento de uma ampla gama de aplicações terapêuticas. É fundador de duas empresas de biotecnologia. O professor Davis alcançou o status All-American na categoria master de 200 e 400 metros rasos.

Esta palestra foi dada em um evento TEDx, que usa o formato de conferência TED, mas é organizado de forma independente por uma comunidade local. Para saber mais, visite http://ted.com/tedx

Boa noite.

Esta noite quero falar sobre uma nova área
da nanotecnologia, a nanomedicina.

Essa é uma área na qual a nanotecnologia

está possibilitando uma nova
e empolgante biotecnologia.

Nas últimas décadas, as mortes
devido a doenças cardíacas caíram,

como podem ver neste gráfico,
e isso é realmente bom.

Mas, infelizmente, para o câncer,
não podemos dizer o mesmo.

Hoje,

o câncer é a doença que mais mata
norte-americanos com menos de 85 anos.

E esse não é um problema
apenas dos Estados Unidos;

é um problema mundial.

A partir destes dados, vemos
que a taxa de mortes devido ao câncer

excede a da tuberculose,
malária e HIV juntos.

E, infelizmente, a previsão é
continuar a aumentar no futuro.

Então, vemos que o câncer tem
um enorme custo para a sociedade

com a perda da produtividade
de pessoas que morrem cedo,

mas também com o custo das terapias,

pois essas terapias estão aumentando
de preço a taxas insustentáveis,

quando temos que tratar
tantas pessoas em todo o mundo.

E claro, você provavelmente já testemunhou

que muitos pacientes
recebendo as terapias atuais

sofrem com má qualidade de vida
enquanto estão em tratamento

e mesmo após o término do tratamento.

Então, há fortes razões para tentar
desenvolver novas terapias contra o câncer

que sejam eficazes
e tenham custos razoáveis

e, claro, que possam dar aos pacientes
alta qualidade de vida.

E essas questões
nos motivam todos os dias.

Acordamos, vamos ao laboratório,
vamos ao hospital,

para tentar ver se podemos ter
um impacto sobre essas questões.

Se realmente quisermos ter
um impacto na taxa de mortalidade,

teremos que tratar a chamada
"doença metastática",

em que você tem vários tumores
por todo o corpo ao mesmo tempo

e isso implica que sua terapia terá
que tratar todo o corpo ao mesmo tempo,

os chamados "tratamentos sistêmicos".

E o que são nanomedicamentos?

São pequenas partículas terapêuticas

com potencial para tentar mudar a forma
como tratamos os pacientes com câncer.

O instituto nacional do câncer
define essas partículas

como partículas entre 1 e 100 nanômetros,

compostas por agentes terapêuticos

e outras moléculas
de transporte, como polímeros.

Agora, por que o tamanho é importante?

Essa é a verdadeira nanotecnologia.

Essas partículas são pequenas.

Aumentar uma partícula de 100 nanômetros
para o tamanho de uma bola de futebol

é como aumentar uma bola de futebol
para o tamanho do planeta Terra.

Podemos colocar essas partículas
bem pequenas no sangue de um paciente

e elas vão circular por todo seu corpo.

O interessante
é que isso é nanotecnologia,

mas é grande em relação
aos quimioterápicos,

que têm menos de um nanômetro de tamanho.

Assim, a analogia é que a droga
é a bola de futebol,

e a nanopartícula é,
na verdade, um balão dirigível.

Então ela é muito grande

e, por causa disso, fica restrita
a certas áreas do seu corpo.

Ela também pode transportar
uma grande carga de droga.

Pense quantas bolas de futebol você seria
capaz de colocar no balão dirigível

e como múltiplas outras funções podem
ser colocadas nessas entidades maiores.

Minha equipe e outras em todo o mundo
passaram a última década

tentando descobrir como projetar
e construir esses sistemas multifuncionais

para tratar pacientes com tumores sólidos.

E estamos convergindo para partículas

com diâmetro de 50
mais ou menos 20 nanômetros.

Pense em 50 nanômetros
como metade do balão dirigível,

em vez do balão dirigível completo.

Este gráfico ilustra
duas dessas partículas.

Estamos tentando projetar o tamanho,
o que está na superfície,

e que tipo de funções podemos
colocar nessas partículas.

E a razão é a seguinte...

O painel não está aparecendo.

Quando você infundi-las em um paciente,
elas podem circular no sistema sanguíneo,

mas não podem acessar certas áreas
que as drogas quimioterápicas acessam,

como tecidos saudáveis.

Por exemplo, essas drogas
podem entrar na sua medula óssea,

que cria as células de seu sistema
imunológico, e matá-las

e nas moléculas do seu cabelo,
o que faz seu cabelo cair.

As nanopartículas não podem ir lá,

então são terapias muito mais seguras
do que os quimioterápicos.

Mas os tumores criam novos vasos,
que ainda não estão completos

e vão permitir que essas nanopartículas
acessem essas regiões.

Então, cobrimos
a superfície dessas partículas

com moléculas que lhes permitem,
preferencialmente, agir e interagir

com moléculas de superfície
nas células cancerígenas

e então levar essas partículas
para dentro das células cancerígenas.

No Caltech tentamos fazê-las
com alguma inteligência;

colocamos sensores químicos
nelas que dizem:

"Certo. Estou dentro da célula agora,
libere minha carga terapêutica".

O resto dessa partícula é
projetado pequeno o suficiente

para que, quando ela se desmontar,
esses restos saiam na sua urina

não deixando nenhum vestígio dela
após sua administração.

As células normais crescem, se dividem
e morrem de forma ordenada.

E muitos sistemas regulatórios são usados

para controlar esse funcionamento.

No câncer, alguns deles são alterados,

então, pode acontecer de o caminho
que permite à célula crescer e se dividir

ficar ligado permanentemente.

Se quiser efeitos colaterais mínimos,

você vai querer atacar
apenas naquelas posições alteradas.

E há uma nova biotecnologia que pode
nos ajudar a fazer esse trabalho

chamada de interferência de RNA,
que é um método para silenciar genes

em que a droga é um pequeno pedaço
do que é chamado de duplex de RNA,

dois filamentos de RNA juntos.

Em 2006, Craig Mello e Andy Fire receberam
o Prêmio Nobel em fisiologia e medicina

por descobrirem como isso
funciona em vermes.

Mas, quando Andy deu seu recado no Nobel,

ele disse: "E se tivermos
um paciente com um tumor,

e um gene esteja causando
o crescimento desse tumor?

Poderíamos, de fato, fazer
um desses pequenos RNAs

e, de fato, dá-lo ao paciente
e parar o crescimento do tumor?

Se conseguíssemos fazer
o RNA atingir o alvo,

teríamos algumas terapias muito legais".

Eu gosto desse termo, "terapias legais".

E este é o maior problema: como chegar
ao lugar certo com a função certa?

Então, cerca de um ano atrás,

meus colegas e eu fomos
os primeiros a mostrar

que se pode traduzir isso
de um verme para um humano

e, como é de se esperar,
é uma grande tradução.

Mas só no ano passado conseguimos mostrar
que se pode fazer isso em pacientes,

então vou tentar ilustrar
alguns pontos agora.

O interessante nessa tecnologia

é que, diferente da maioria das drogas
que atacam no nível de proteína...

e as proteínas têm diversas funções,

então precisamos ter drogas diferentes

e há muitas funções proteicas
que não podemos atacar,

chamadas "alvos invisíveis à medicação".

Mas a interferência de RNA
ataca no RNA mensageiro,

e tudo o que temos que fazer lá
é mudar a sequência das letras

que podemos atacar e eliminar qualquer
um desses RNAs mensageiros,

então qualquer gene agora pode
ser atingido por essa tecnologia

apenas mudando as letras
no nosso RNA duplex.

Então, eu e meus colegas
desenvolvemos uma nanopartícula

que transporta esses pequenos RNAs

e as infundimos
em pacientes com câncer.

Essas partículas circularam
através do corpo dos pacientes,

e fomos capazes de mostrar

que elas foram para os tumores
em pacientes com melanoma metastático.

E elas fizeram isso de acordo com a dose,

o que significa que, quanto mais
nanopartículas inserimos no corpo,

mais delas chegam aos tumores.

E poderíamos fazer isso em tumores

em que os pacientes teriam
mais qualidade de vida.

Nos poucos pacientes
em que pudemos obter biópsias,

pudemos olhar mais de perto,

e coloquei duas fotos neste slide:

na primeira, as áreas claras
que estão na área do tumor

são, na verdade, as nanopartículas.

Mostramos que essas nanopartículas
entraram no tumor e nas células do tumor,

mas não entraram no tecido saudável

que estava ao redor do tumor,
como estamos tentando fazer.

Então, fomos capazes de eliminar
esse RNA mensageiro individual

e mostrar que isso ocorreu por esse
mecanismo de interferência de RNA.

Assim, a produção de uma proteína parou,

como mostrado neste slide também:

nós eliminamos essa proteína

e os tumores não cresceram nos pacientes.

Então, eu mostrei pelo menos um exemplo

em que a nanopartícula pode permitir
que esta nova biotecnologia

tente criar novas terapias contra o câncer
com o tipo certo de propriedades.

Esperamos que o potencial
para isso seja alto

e, principalmente, esperamos poder
dar aos pacientes com câncer

opções de tratamento
com alta qualidade de vida.

Agora, e quanto ao futuro?

O que conseguimos fazer até agora
é injetar nanopartículas no paciente

e, na verdade, inibir um gene individual
no tumor desses pacientes

enquanto eles têm alta qualidade de vida.

Por que não inserir vários tipos
de RNAs nas partículas

para que pudéssemos atacar
vários genes simultaneamente?

Então, nossa ideia é
começar a tratar pacientes

e, com uma gota de sangue,

analisar uma variedade
de biomoléculas no sangue

através de diversas outras técnicas
que as pessoas citaram,

vários agrupamentos e assim por diante.

Nós pegamos essa informação,

e no futuro, provavelmente,
você fará isso em casa,

vai conectá-la ao seu celular,

seu celular irá ligar para seu médico
e dizer: "Aqui estão os resultados".

E, na próxima consulta, ele irá dizer:

"Aqui está sua nova terapia".

Então, você pode mudar para essas terapias
não só no sentido de personalizá-las,

mas esperamos que você possa
mudar em um sentido dinâmico,

que uma pessoa realmente
acompanhe o curso da doença

e elimine-a da melhor maneira que puder.

Essa é a visão para o câncer
e provavelmente acontecerá desse jeito,

e esperamos que com outras doenças também.

Obrigado.

(Aplausos)