Uma nova nanotecnologia para deteção precoce do cancro

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.

"Você tem cancro."

Cerca de 40% de todos nós vamos ouvir
estas três palavras durante a nossa vida,

e metade não vai sobreviver.

Isto significa que dois de cinco
dos nossos amigos ou familiares

vão ser diagnosticados
com alguma forma de cancro,

e um deles vai morrer.

Para além das provações físicas,

cerca de um terço dos sobreviventes
de cancro nos EUA

irá contrair dívidas para o tratamento.

E é duas vezes e meia mais provável
que declarem falência

do que quem não tem cancro.

Esta doença é disseminada.

Esgota emocionalmente

e, para muitos,

é destrutiva financeiramente.

Mas um diagnóstico de cancro
não tem de ser uma sentença de morte.

Detetar o cancro cedo,

próximo da sua génese,

é um dos fatores críticos para melhorar
as opções de tratamento,

reduzindo o impacto emocional

e minimizando o encargo financeiro.

E mais importante,

detetar o cancro cedo,

que é um dos objetivos primários
da minha investigação,

aumenta muito
as hipóteses de sobrevivência.

Se olharmos para o caso
do cancro da mama, por exemplo,

percebemos que quem é diagnosticado
e tratado no estágio um

tem um rácio de sobrevivência
de 5 anos de quase 100%

— a percentagem desce para 22%
se tratados no estágio quatro.

Encontramos a mesma tendência
nos cancros do cólon e dos ovários

Todos temos consciência
de que um diagnóstico precoce

é fundamental para a sobrevivência.

O problema é que muitas das ferramentas
de diagnóstico são invasivas,

caras,

muitas vezes imprecisas

e pode demorar muito tempo
até se saber os resultados.

Pior ainda, para algumas
formas de cancro,

como dos ovários, do fígado
ou do pâncreas,

não existem bons métodos de rastreio,

o que significa que muitas pessoas
esperam que surja algum sintoma físico,

que são por si só indicadores
de estágios avançados.

É como um tornado sem
um sistema de aviso prévio,

não existe nenhum alarme que avise

para o perigo que se aproxima

quando as hipóteses
de sobreviver já são poucas.

Ter a conveniência de opções
de acesso a rastreios regulares

que sejam económicas, não invasivas
e mais rápidas a dar os resultados,

poderia dar-nos uma arma formidável
na luta contra o cancro.

Um aviso prévio poderia dar-nos
um avanço em relação à doença

ao invés de apenas seguir
o seu despertar implacável.

É exatamente isso que temos feito.

Nos últimos três anos, tenho vindo
a desenvolver tecnologias

que poderão ajudar os médicos

com diagnósticos rápidos
nos primeiros estágios de cancro.

Tenho sido alimentado
por uma curiosidade cientifica profunda,

e uma paixão para inverter
estas estatísticas.

No ano passado, no entanto,

a luta tornou-se muito mais pessoal.

A minha esposa foi diagnosticada
com cancro da mama.

Uma experiência que trouxe uma forte
e inesperada dimensão emocional

aos meus esforços.

Eu sei em primeira mão como
os tratamentos podem alterar uma vida,

e estou bem ciente do caos emocional

que o cancro pode causar numa família,

que, no nosso caso, inclui
as nossas duas filhas.

Como foi descoberto cedo
numa mamografia de rotina,

pudemos focar-nos
nas opções de tratamento

para o tumor localizado,

o que prova o quão importante
é um diagnóstico precoce.

Ao contrário de outras formas de cancro,

a mamografia oferece um rastreio precoce
para o cancro da mama.

No entanto, nem toda a gente a faz,

ou desenvolve cancro da mama

antes da idade média recomendada
para fazer uma mamografia.

Há ainda muito para se melhorar,

mesmo nos cancros
que têm opções de rastreio,

e, claro, benefícios consideráveis
para os que não têm.

Um desafio vital para os investigadores

é desenvolver métodos

para tornar mais acessíveis

rastreios regulares
a muitos tipos de cancro

Imaginem um cenário em que,
durante o vosso "check-up" habitual,

o médico pode tirar uma amostra
simples e não invasiva de urina,

ou outra biópsia líquida,

e apresentar-vos o resultado
ainda antes de sair do consultório.

Tal tecnologia poderia reduzir
drasticamente o número de pessoas

cujo diagnóstico do cancro
não é feito num estágio inicial.

A minha equipa
de engenheiros e bioquímicos

está a trabalhar neste desafio.

Estamos a trabalhar em formas de ativar
um alarme de cancro em fase inicial

ao possibilitar rastreios regulares
enquanto a pessoa é saudável

para que possam ser tomadas medidas
para parar o cancro

assim que este emerge e antes que evolua
para lá da sua infância.

A solução neste caso
são pequenas vesiculas,

pequenas cápsulas, por norma protegidas
por células chamadas exossomas.

Os exossomas são importantes
marcadores biológicos

que funcionam como um sistema de alarme
para o desenvolvimento do cancro.

E uma vez que são abundantes
em todos os fluídos corporais,

incluído o sangue, a urina e a saliva,

são excelentes para fazer
biópsias líquidas e não invasivas.

Há só um problema.

Não está disponível um sistema automático

para separar rapidamente
estes marcadores biológicos.

Criámos uma tecnologia
a que chamámos de nano-DLD

que é capaz de fazer precisamente isto:

isolamento automático de exossomas

para auxiliar diagnósticos
rápidos de cancro.

Os exossomas são a nova arma
de pré-aviso, se quiserem.

a surgir na linha da frente
das biópsias líquidas.

E são muito pequenos.

Medem entre 30 a 150
nanómetros de diâmetro.

São tão pequenos

que cerca de um milhão
cabe num único glóbulo vermelho.

É mais ou menos a diferença
entre uma bola de golfe

e um grão de areia.

Pensava-se que eram pequenos depósitos
de desperdício celular,

mas descobriu-se que as células comunicam

ao produzir e ao absorver estes exossomas

que contêm recetores de superfície,

proteínas e outro material genético
recolhido da sua célula de origem.

Ao serem absorvidos
por uma célula vizinha,

os exossomas libertam
o seu conteúdo na célula recetora,

e podem pôr em marcha mudanças
fundamentais na expressão genética

algumas boas,

— e é aqui que o cancro surge —

outras más.

Uma vez que estão camuflados
com o material da célula mãe,

e contêm uma amostra
do seu ambiente,

fornecem uma foto genética
da saúde e origem dessa célula.

Todas estas qualidade fazem
dos exossomas mensageiros inestimáveis

que potencialmente
permitem aos médicos

auscultar a nossa saúde ao nível celular.

No entanto, para detetar cedo o cancro,

temos de intercetar
estas mensagens frequentemente

para determinar quando os agentes
cancerígenos no nosso corpo

decidem iniciar um motim

e é por isso que os rastreios regulares
são tão importantes

e estamos a criar tecnologia
para os tornar possíveis.

O primeiro diagnóstico à base de exossomas
surgiu no mercado este ano,

mas não faz parte das opções
dos planos de saúde gerais.

Para além do seu aparecimento recente,

outro fator que limita
a sua adoção em massa

é que, atualmente, não existe nenhum
sistema automático para isolar exossomas

para tornar os rastreios regulares
economicamente acessíveis.

A norma de ouro atual
para a isolação de exossomas

inclui ultracentrifugação,

um processo que requer equipamento
de laboratório dispendioso,

um técnico de laboratório

e cerca de 30 horas
para processar uma amostra.

Encontrámos uma abordagem diferente
para alcançar o isolamento de exossomas

de uma amostra como a urina.

Usamos uma técnica de separação
à base de um fluxo contínuo

chamada deslocação lateral
determinística.

E conseguimos com isso

o que a indústria de semicondutores
tem feito tão bem nos últimos 50 anos.

Diminuímos as dimensões desta tecnologia

de uma micro escala
para a verdadeira nano escala.

Como é que isso funciona?

Resumidamente,

um conjunto de minúsculos pilares
separados por espaços nanoscópicos

são dispostos de forma

a que o sistema divida
o fluido em várias direções,

assim as nanopartículas maiores
do cancro são separadas

com um processo de redirecionamento
das mais pequenas e saudáveis ,

que, em contraste,

movem-se em ziguezague à volta dos pilares

na direção em que o fluido flui.

O resultado é uma separação completa
destes dois tipos de partículas.

Podem visualizar
este processo de separação

semelhante ao tráfego na autoestrada
que se divide em duas estradas,

uma que passa num túnel
através da montanha,

e outra que passa à volta dela.

Aqui, os carros mais pequenos
passam pelo túnel

os camiões, que carregam materiais
potencialmente perigosos,

são forçados a ir pelo desvio.

O tráfego é efetivamente
separado por tamanho e conteúdo

sem impedir o seu fluxo.

E é assim que o nosso sistema funciona,
numa escala muito mais pequena.

A ideia é que o processo
de separação para rastreios

seja tão simples como processar
uma amostra de urina, sangue ou saliva,

e está perto de o ser, nos próximos anos.

Por fim, poderá ser usado
para isolar e detetar os exossomas alvo,

associados a um tipo particular de cancro,

detetando e informando
a sua presença em minutos.

Isto tornará um diagnóstico rápido
virtualmente indolor.

De uma forma geral,

a capacidade para separar
e enriquecer marcadores biológicos

com precisão à nanoescala automatizada,

abre a porta para entender melhor
doenças como o cancro,

com aplicações desde a preparação
de amostras para diagnóstico,

de monitorização de resistência
de fármacos até à terapia.

Mesmo antes da luta
da minha esposa com o cancro,

era um sonho meu facilitar
a automatização deste processo

— tornar mais acessíveis
os rastreios regulares ,

da mesma forma que Henry Ford
tornou o automóvel mais acessível

à população em geral

através da criação
de uma linha de montagem.

A automatização é a chave
para a acessibilidade.

No espírito do sonho de Hoover

— "um frango em cada panela
e um carro em cada garagem" —

estamos a criar uma tecnologia

que pode colocar um sistema
de deteção precoce de cancro

em cada casa.

O que permitirá a cada homem,
mulher e criança

a oportunidade de serem regularmente
testados enquanto são saudáveis,

detetando o cancro assim que ele surge.

É a minha esperança e sonho

ajudar pessoas em todo o mundo
a evitar os altos custos

— físicos, financeiros e emocionais —

que os doentes de cancro enfrentam,

dificuldades que conheço muito bem.

Estou feliz por anunciar que, por termos
detetado cedo o cancro da minha esposa,

o seu tratamento foi bem sucedido,

e ela está agora, felizmente,
livre do cancro.

(Aplausos)

É o desfecho que gostaria que todos
com diagnóstico de cancro tivessem.

Com o trabalho desenvolvido
pela minha equipa

na separação de marcadores biológicos
à nanoescala

para diagnósticos rápidos
e nos primeiros estágios de cancro,

estou otimista que,
na próxima década,

este tipo de tecnologia
vai estar disponível,

ajudando a proteger os nossos amigos,
família e futuras gerações.

Mesmo que tenhamos a infelicidade
de ser diagnosticados com cancro,

esse alarme precoce vai ser
um forte raio de esperança.

Obrigado.

(Aplausos)