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Ouro e grafeno: Novos aliados da medicina

Em um estudo publicado na revista Science Advances, cientistas descobriram como controlar o batimento de células do coração humano em um prato usando apenas luz e grafeno. Agora, todas as drogas em potencial serão testadas nas células do coração para garantir que, digamos, a medicação para a dor não cause um ataque cardíaco. Essas células cardíacas em questão são cultivadas em pratos de vidro ou plástico. Mas vidro e plástico não conduzem eletricidade, e nossos corações sim – o que significa que os testes não são tão realísticos quanto poderiam ser.

O grafeno, no entanto, converte luz em eletricidade e também não é tóxico. Nesse estudo, os cientistas aprenderam a controlar com precisão a quantidade de eletricidade que o grafeno gera alterando a quantidade de luz que eles emitem no material. Quando eles desenvolveram células cardíacas no grafeno, eles puderam manipular as células também, diz o co-autor do estudo Alex Savtchenko, físico da Universidade da Califórnia, em San Diego. Eles poderiam fazer com que ele fosse 1,5 vezes mais rápido, três vezes mais rápido, 10 vezes mais rápido, ou o quanto eles precisassem.

Isso significa que os cientistas podem fazer com que o grafeno imite um padrão de eletricidade semelhante a várias doenças cardíacas, o que facilita o teste de medicamentos para o coração e outras novas drogas. Mais tarde, Savtchenko espera que este método possa ser usado para construir um melhor marca-passo, pois eles controlam o batimento do coração e geralmente são feitos de eletrodos que podem causar cicatrizes internas. Em vez de eletrodos, imagina Savtchenko, poderíamos ter uma pequena peça de grafeno de longa duração presa a um músculo cardíaco. (O grafeno seria controlado por uma minúscula fonte de luz implantada nas proximidades e não causaria cicatrizes.) Ainda mais adiante, o grafeno poderia ser usado para controlar a eletricidade no cérebro e ajudar no tratamento de doenças neurodegenerativas como a de Parkinson. “O coração humano é fantasticamente resistente, mas ainda é apenas uma bomba”, diz ele. Há muito mais que pode ser feito.

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Outro material com muito potencial na medicina é o ouro. As nanopartículas de ouro são seguras para o corpo e quimicamente estáveis. Essas nanopartículas podem ser revestidas com uma droga específica e são tão pequenas que podem se mover facilmente pelo corpo e ir direto para onde a droga é necessária.

Essa é a idéia, mas quando você injeta uma nanopartícula de ouro no corpo, ela é imediatamente coberta por proteínas que já estão no sangue, chamadas proteínas do soro, diz Enrico Ferrari, nanotecnólogo da Universidade de Lincoln. As proteínas séricas alertam o sistema imunológico, que atacará a partícula da mesma forma que combate todos os outros invasores corporais. Nossos corpos querem impedir que a partícula chegue à sua fonte, de acordo com a Ferrari, e se for bem-sucedida, a droga se degradará e acabará no baço, em vez de para onde deveria ir.

Então a Ferrari desenvolveu uma nova maneira de fazer nanopartículas e seus resultados foram publicados recentemente na Nature Communications. Ele adicionou uma camada de proteínas que impede a proteína sérica de atacar. Pense nessa nova camada como um adaptador, diz Ferrari. Um dos lados liga-se muito bem ao ouro e mantém as proteínas do soro à distância. O outro lado é projetado para que seja mais fácil encontrar o alvo específico no corpo que a droga precisa alcançar. Em teoria, esse novo método pode ser tentado com qualquer tipo de droga e nanopartículas de ouro, e Ferrari quer trabalhar com outros cientistas para levar isso para além do laboratório.
As nanopartículas de ouro também podem ser usadas para monitorar o câncer, diz Matt Trau, químico da Universidade de Queensland. (Trau é o autor de um estudo diferente, também publicado recentemente na revista Nature Communications). Os tumores de câncer geralmente liberam pequenas células que circulam pelo sangue. As células, chamadas de células tumorais circulantes (CTCs), são bastante diferentes umas das outras e podem criar mais tumores, por isso é importante ficar de olho nelas. Existem algumas pistas sobre onde as CTCs podem estar – essas células geralmente têm um tipo particular de proteína – mas elas ainda são muito difíceis de detectar. Imagine tentar pegar 10 criminosos em toda a cidade de Nova York, diz Trau.

Quando os “criminosos” são células cancerígenas, você precisa ter certeza de que está certo, porque, se você não fizer isso, tomará a decisão errada sobre o tratamento.

Trau e sua equipe projetaram várias nanopartículas de ouro para que pudessem rastrear um dos quatro tipos diferentes de CTCs. “Você prepara todas as partículas, mistura-as e joga as partículas na amostra de sangue”, diz ele. Essencialmente, essas nanopartículas são treinadas para procurar e anexar ao tipo específico de proteína que marca um CTC. Quando você faz uma linha fluorescente nas partículas, elas emitem um código de barras único. Se a nanopartícula encontrar e se fixar no alvo da proteína, o código de barras muda para que você saiba qual CTC encontrou e quantas. Partículas diferentes são projetadas para encontrar diferentes CTCs.

Para o estudo, Trau testou a nova técnica em amostras de sangue que foram retiradas de pacientes com melanoma já falecido antes, durante e após o tratamento. As nanopartículas mostraram os diferentes tipos de células tumorais em cada amostra, como o sistema imunológico estava reagindo e se havia efeitos colaterais. Agora, sua equipe quer usar esse método para examinar mais amostras de sangue e outros tipos de CTCs. Embora só olhassem para as quatro desta vez, poderiam facilmente procurar muito mais. E eles querem testar isso em tempo real. “Se ao menos tivéssemos visto isso em tempo real, poderíamos ter tomado decisões sobre a mudança da dose do paciente”, diz ele. “Estes são insights sobre o câncer que não vimos antes.”

Fonte – Angela Chen para The Verge

               

CRISPR em 2018: edição genética cada vez mais perto de você

Desde que os cientistas utilizaram o CRISPR-Cas9 pela primeira vez para editar células humanas vivas em 2013, eles vêm dizendo que as possibilidades de usá-lo para tratar doenças são praticamente infinitas.

Apenas nos últimos anos, os avanços na CRISPR vêm acontecendo a uma velocidade vertiginosa – e várias empresas surgiram para comercializar a tecnologia. Agora, os pacientes na Europa e nos EUA podem ser tratados com terapias baseadas em CRISPR já em 2018.

A esperança é que o CRISPR possa ser usado em um procedimento único para curar alguns dos distúrbios e cânceres hereditários mais devastadores, alguns dos quais têm poucas ou nenhumas opções de tratamento atuais. Os cientistas querem implantar a tecnologia para corrigir erros genéticos no DNA de uma pessoa, chegando à raiz da doença.

Esse pode ser o sonho, mas a realidade é bem diferente. Os investigadores já atrasaram as datas de início dos ensaios clínicos. E os estudos programados para começar no próximo ano ou dois tratarão um pequeno número de pacientes com algumas doenças raras. Provavelmente, levarão anos até que a tecnologia possa ser usada para doenças mais comuns e em mais pacientes.

A CRISPR Therapeutics, com sede em Cambridge, Massachusetts, tornou-se a primeira empresa a pedir permissão aos reguladores europeus para iniciar um teste no próximo ano . A empresa usará a tecnologia de edição de genes para corrigir um defeito genético em pacientes com beta talassemia, uma doença hereditária do sangue.

Samarth Kulkarni, CEO da CRISPR Therapeutics, diz que a empresa também está planejando solicitar a aprovação da Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA no primeiro semestre de 2018 para iniciar um estudo CRISPR para a doença falciforme.

Cerca de 15.000 pessoas na Europa têm beta-talassemia e cerca de 100.000 nos Estados Unidos possuem células falciformes. Ambas são desordens genéticas causadas por mutações nos genes que produzem a hemoglobina, uma proteína importante nos glóbulos vermelhos que transporta oxigênio por todo o corpo. Normalmente, ambos os pais devem transmitir um gene anormal para que a criança desenvolva a doença.

Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Stanford também estão transferindo um tratamento CRISPR para células falciformes para testes clínicos. Liderado por Matthew Porteus, professor associado de pediatria, o grupo pedirá autorização da FDA em 2018 para iniciar um teste no ano seguinte.

A CRISPR Therapeutics e a Stanford está adotando abordagens diferentes. Ambos os grupos estão extraindo células-tronco da medula óssea dos pacientes e, em seguida, alterando-os com CRISPR. Mas em vez de tentar consertar o gene defeituoso na célula falciforme, a CRISPR Therapeutics está usando a ferramenta de edição para fazer as células produzirem outra proteína, uma versão infantil da hemoglobina. As células modificadas seriam então infundidas em pacientes. A empresa está usando o mesmo método para tratar pacientes na Europa com beta talassemia.

No estudo da célula falciforme de Stanford, os pesquisadores tentarão corrigir diretamente a mutação no gene da hemoglobina para converter células falciformes em células normais.

Josh Cochran

Stanford realizará o teste em seu novo Centro de Medicina Curativa e Definitiva. Maria Grazia Roncarolo, diretora do novo centro, diz que Stanford está planejando abrir “vários ensaios com edição de genoma” nos próximos anos. Além da célula falciforme, Roncarolo diz que Stanford está planejando testes CRISPR adicionais para doenças metabólicas, autoimunes e neurogerativas.

Mas enquanto alguns julgamentos estão avançando, outros estão paralisados. A Universidade da Pensilvânia, no ano passado, sinalizou sua intenção de iniciar o primeiro estudo CRISPR em seres humanos. Eles obtiveram permissão do National Institutes of Health e do FDA para usar o CRISPR no tratamento de melanoma, sarcoma e mieloma múltiplo. O ensaio proposto envolveria a remoção dos linfócitos T dos pacientes, a edição deles em um laboratório e a sua infusão nos pacientes.

Mas quando perguntada sobre o status do teste, um porta-voz da Universidade da Pensilvânia disse ao MIT Technology Review que ela não poderia fornecer uma atualização sobre quando iria começar.  Um punhado de empresas também está tentando modificar as células T com CRISPR para tratar o câncer, mas nenhuma delas anunciou planos para testes clínicos ainda.

A Editas Medicine, outra empresa sediada em Cambridge, Massachusetts, também adiou o início de seu primeiro ensaio clínico planejado de um tratamento baseado em CRISPR para um tipo de cegueira hereditária. A empresa disse que os problemas de fabricação com a terapia foram responsáveis ​​pelo atraso.

A Intellia Therapeutics, outra startup da CRISPR, não disse quando planeja iniciar testes clínicos.

Enquanto isso, vários estudos CRISPR estão em curso na China, todos para diferentes tipos de câncer, de acordo com listas em clinicaltrials.gov. Os pesquisadores ainda não publicaram os primeiros resultados desses estudos.

Nos EUA e na Europa, 2018 pode não ser o ano em que os devotos da CRISPR esperavam, mas Alexey Bersenev, diretor do Laboratório Avançado de Terapia Celular do Hospital Yale-New Haven, diz que em 2019 poderemos ver mais de uma dúzia de inscrições para novos testes clínicos. 

“O campo é atualmente bastante otimista sobre possíveis resultados de testes clínicos”, diz Bersenev, que também é co-fundador da base de dados celltrials.org, que monitora os testes de terapia celular. “Toda tecnologia biomédica nova e quente geralmente passa por uma fase de expectativas exageradas.” Ele diz que não ficaria surpreso se os investigadores atrasarem ainda mais os testes clínicos previstos.

FonteEmily Mullin para o MIT Technology Review