Temos um desafio de saúde global
em nossas mãos.
A forma com que, atualmente,
descobrimos e desenvolvemos novos medicamentos
é muito cara, leva muito tempo
e obtemos mais fracassos do que sucessos.
Isto simplesmente não está a funcionar, o que significa
que os pacientes que precisam muito de novas terapias
não as conseguem receber
e algumas doenças continuam sem tratamento.
Parece que estamos a gastar cada vez mais dinheiro,
pois para cada mil milhões de dólares gastos com pesquisa e desenvolvimento,
temos menos medicamentos aprovados no mercado.
Mais dinheiro, menos medicamentos. Hmm.
Então, o que está a acontecer?
Bem, há diversos fatores em jogo,
mas acredito que um dos principais
seja que as ferramentas que temos
disponíveis para testar se um medicamento irá funcionar,
se será eficaz,
ou se será seguro
antes de chegar aos testes clínicos em humanos, estão a falhar.
Não conseguem prever
o que acontecerá nos humanos.
E nós temos duas ferramentas importantes
à nossa disposição.
São as células "in vitro" e os testes em animais.
Vamos falar sobre a primeira, as células "in vitro".
Lá estão as células, a funcionar felizes nos nossos corpos.
Nós pegamos nelas e retiramo-las
do seu "habitat" natural, metemo-las em placas de cultura,
e esperamos que elas funcionem.
Adivinhem só. Elas não funcionam.
Não gostam daquele ambiente
porque não tem nada a ver
com o que existe no corpo.
E os testes com animais?
Bem, os animais de facto fornecem
informações extremamente úteis.
Ele ensinam-nos o que se passa
nos organismos complexos.
Aprendemos mais sobre a biologia propriamente dita.
Entretanto, na maioria das vezes,
os modelos animais falham na previsão do que acontecerá nos humanos
quando são tratados com uma droga específica.
Portanto, precisamos de melhores ferramentas.
Precisamos de células humanas,
mas precisamos de encontrar uma forma de mantê-las felizes
fora do corpo.
Os nossos corpos são ambientes dinâmicos.
Estamos em constante movimento.
As nossas células sentem isso.
Estão em ambientes dinâmicos dentro do nosso corpo.
Estão sob forças mecânicas constantes.
Então, para fazer as células felizes
fora dos nossos corpos,
precisamos de nos tornar arquitetos celulares.
Precisamos de desenhar, planear e construir
um lar longe de casa para as células.
E no Wyss Institute
fizemos exatamente isso.
Nós chamamo-lo de órgão em "chip".
E eu tenho um aqui.
É lindo, não é? Mas é inacreditável.
Bem, aqui na minha mão há um pulmão humano
a respirar, vivo num "chip".
E não é só bonito.
Ele consegue fazer uma imensa variedade de coisas.
Temos células vivas naquele pequeno "chip",
células que estão num ambiente dinâmico
a interagir com diferentes tipos celulares.
Muitas pessoas já tentaram
cultivar células em laboratório.
Tentaram de muitas maneiras diferentes.
Tentaram até cultivar pequenos mini-órgãos em laboratório.
Não é o que estamos a tentar fazer aqui.
Estamos simplesmente a tentar recriar
neste "chip" minúsculo
a menor unidade funcional
que represente a bioquímica,
a função e tensão mecânica
que as células vivenciam nos nossos corpos.
Mas, como funciona? Vou mostrar-vos.
Usamos as técnicas da indústria que fabrica
"chips" de computador
para fazer estas estruturas numa escala
relevante tanto em relação às células como ao seu ambiente.
Temos três canais fluídicos.
No centro, temos uma membrana porosa, flexível
na qual podemos adicionar células humanas,
por exemplo, dos pulmões,
e mais abaixo teriam as células capilares,
as células nos nossos vasos sanguíneos.
E podemos, então, aplicar forças mecânicas ao "chip"
que esticam e encolhem a membrana,
para que as células recebam as mesmas forças mecânicas
que receberiam quando respiramos.
E elas a recebem da mesma maneira que aconteceria no corpo.
Existe ar a passar pelo canal superior,
e acrescentamos um líquido que contém nutrientes
através do canal do sangue.
O "chip" é bem bonito,
mas o que podemos fazer com ele?
Podemos ter funcionalidades incríveis
dentro destes pequenos "chips".
Mostrar-vos-ei.
Poderíamos, por exemplo, imitar uma infeção,
introduzindo células bacterianas nos pulmões.
Então, podemos adicionar glóbulos brancos.
Os glóbulos brancos são as células de defesa do nosso corpo
contra as bactérias invasoras,
e ao perceberem esta inflamação devido à infeção,
elas vão passar do sangue para o pulmão
para esmagar a bactéria.
Bem, agora vocês vão ver acontecer
ao vivo num pulmão humano em "chip".
Nós marcámos os glóbulos brancos para que os possam ver a fluir.
Quando eles detetam a infeção,
começam a aderir.
Eles aderem e tentam passar da artéria
para o pulmão,
É possível ver aqui, podemos realmente visualizar
um único glóbulo branco.
Ele adere, abre caminho por entre
as camadas celulares, através do poro,
surge do outro lado da membrana,
e aí, irá envolver a bactéria
marcada a verde.
Neste minúsculo "chip", vocês acabaram de testemunhar
uma das respostas mais fundamentais
do nosso corpo contra uma infeção.
É assim que respondemos — uma resposta imune.
É muito empolgante.
Agora quero partilhar esta imagem convosco,
não só por ser tão bonita,
mas por trazer uma enorme quantidade de informações
sobre o que as células fazem dentro dos "chips".
Isto mostra-nos que estas células
das pequenas vias aéreas nos nossos pulmões,
realmente têm estas estruturas parecidas com pelos
que se espera ver nos pulmões.
Estas estruturas são chamadas cílios,
e movem o muco para fora do pulmão.
Sim. Muco. Que nojo!
Mas o muco é realmente muito importante.
O muco captura partículas, vírus,
alergéneos em potencial,
e estes cílios movimentam-se
e limpam o muco para fora.
Quando são danificados, digamos,
pelo fumo de cigarro, por exemplo,
não funcionam adequadamente, e não conseguem limpar o muco.
Isso pode causar doenças como a bronquite.
Os cílios e a limpeza do muco
também estão envolvidos em doenças terríveis como a fibrose quística.
Mas agora, com a funcionalidade que temos nestes "chips",
podemos começar a procurar
possíveis novos tratamentos.
Não parámos no pulmão em "chip".
Temos um intestino em "chip".
Vocês podem vê-lo aqui.
E colocámos células de intestino humano
num intestino em "chip",
que estão sob constantes movimentos peristálticos,
este fluxo intermitente através das células,
e podemos simular muitas outras funções
que realmente existem
no intestino humano.
Agora podemos começar a criar modelos de doenças
como a síndrome do intestino irritável.
Esta doença afeta
um grande número de pessoas.
É muito incapacitante,
e não existem muitos tratamentos bons para isso.
Agora, temos toda uma tubulação
de diferentes "chips" de órgãos
em que estamos a trabalhar atualmente nos nossos laboratórios.
O verdadeiro poder desta tecnologia, no entanto,
vem do facto de podermos
ligá-los fluidicamente.
Existe fluido a passar por entre as células,
de modo que podemos interligar
múltiplos "chips" diferentes juntos
para formar o que chamamos de "humano em 'chip' ".
Agora sim, estamos muito empolgados!
Nunca recriaremos um humano inteiro nestes "chips",
mas o nosso objetivo é sermos capazes de recriar
funcionalidades suficientes
para que possamos fazer melhores previsões
do que irá acontecer nos humanos.
Por exemplo, podemos começar a explorar
o que acontece quando damos um medicamento por inalação.
Quem de vocês tem asma, assim como eu, ao usar a bombinha,
podemos explorar como o medicamento entra nos seus pulmões,
como entra no seu corpo,
como poderá afetar, digamos, o seu coração.
Será que altera os seus batimentos cardíacos?
Será que é tóxico?
Será que é eliminado pelo fígado?
É metabolizado no fígado?
Será excretado pelos rins?
Podemos estudar a resposta dinâmica
do corpo a um medicamento.
Isto poderá mesmo revolucionar
e virar o jogo
não só para a indústria farmacêutica,
mas para toda uma gama de diferentes indústrias,
incluindo a indústria cosmética.
Poderemos usar a pele em "chip"
que está em desenvolvimento no laboratório
para testar se os ingredientes dos produtos
que você usa são mesmo seguros para colocar na sua pele
sem a necessidade de testes em animais.
Poderíamos testar a segurança
dos produtos químicos aos quais estamos expostos
diariamente no ambiente,
tais como os presentes em produtos de limpeza.
Poderíamos usar os "chips" de órgãos
para aplicações no bioterrorismo
ou exposição à radiação.
Poderíamos usá-los para saber mais sobre
doenças como o ébola
ou outras letais como a síndrome respiratória aguda grave.
Os "chips" de órgãos também poderiam mudar
o modo como faremos testes clínicos no futuro.
Atualmente, o participante médio
num estudo clínico é assim: médio.
Tende a ser de meia idade, tende a ser mulher.
Não se encontram muitos estudos clínicos
a envolver crianças,
apesar de, diariamente, darmos remédios às crianças
e a única informação que temos sobre a segurança desses medicamentos
é obtida a partir de adultos.
As crianças não são adultos.
Podem não ter a mesma resposta dos adultos.
Há outros fatores como as diferenças genéticas
nas populações
que podem levar a populações de risco
que podem sofrer reações adversas ao medicamento.
Agora, imagine que pegamos em células de todas estas diferentes populações
colocamo-las em "chips"
e criamos populações em "chip".
Isso realmente poderia mudar o modo
de fazer estudos clínicos.
E esta é a equipa e as pessoas que estão a fazer isto.
Temos engenheiros, biólogos celulares,
temos médicos, todos a trabalhar juntos.
Estamos a presenciar algo realmente incrível
no Wyss Institute.
É uma verdadeira convergência de disciplinas,
onde a biologia influencia o modo como desenhamos,
planeamos e construímos.
É muito empolgante.
Estabelecemos importantes parcerias industriais
como a que temos com uma empresa
especialista em manufatura digital em larga escala.
Eles ajudar-nos-ão a fazer
em vez de apenas um,
milhões destes "chips",
para que os possamos ter nas mãos
do maior número possível de investigadores.
E isso é fundamental para o potencial desta tecnologia.
Agora, deixem-me mostrar-vos o nosso instrumento.
É o instrumento em que os nossos engenheiros
estão a trabalhar neste momento, como protótipo no laboratório,
e ele fornecer-nos-á
os controlos necessários de modo a
unirmos 10 ou mais "chips" de órgãos.
Também faz algo de muita importância.
Cria uma "interface" de fácil utilização.
Assim, um biólogo celular como eu pode entrar,
pegar num "chip", colocá-lo num cartucho
como o protótipo visto aqui,
colocar o cartucho na máquina
tal como se faz com um CD,
e pronto.
Ligar à corrente e pôr a máquina a funcionar. Fácil.
Agora, imaginem um pouco
como seria no futuro
se eu pudesse pegar nas suas células estaminais
e as colocasse num "chip",
ou nas suas células estaminais e as colocasse num "chip".
Seria um "chip" personalizado à sua medida.
Todos nós aqui somos indivíduos,
e as diferenças individuais significam
que podemos reagir de modos diferentes
e, às vezes, imprevisíveis aos medicamentos.
Eu mesma, há alguns anos, tive uma forte dor de cabeça,
de que não me conseguia livrar e pensei: "Vou tentar algo diferente."
Tomei Advil. Quinze minutos depois,
eu estava a caminho das emergências
com uma completa crise de asma.
Obviamente, não foi fatal,
mas, infelizmente, alguns destes efeitos adversos
dos medicamentos podem ter reações fatais.
Então, como os prevenimos?
Bem, poderíamos imaginar um dia
ter a Geraldine num "chip",
ter a Danielle num "chip",
tê-lo a si num "chip".
Medicina personalizada. Obrigada!
(Aplausos)