O futuro da medicina é personalizado

O herói Super-Homem, criado por Jerry Siegel e Joe Shuster em 1938, era capaz de transformar com as próprias mãos carvão em diamante.

A ideia é delirante, mas seu equivalente na biologia começou a acontecer em 2007, quando, no Japão, Shynia Yamanaka transformou pela primeira vez células da pele em células-tronco de pluripotência induzida (iPS). Usou as mãos e um punhado de vírus. O método ficou conhecido como reprogramação celular.

As células iPS são equivalentes às células-tronco embrionárias, derivadas de embriões e capazes de se transformar em qualquer tipo celular do corpo humano. Essa característica é conhecida como pluripotência. Se Armando Nogueira tivesse que definir pluripotência, provavelmente diria que é como um jogador de futebol que joga nas 11 posições, de goleiro a centroavante.

Se Armando Nogueira tivesse que definir pluripotência, provavelmente diria que é como um jogador de futebol que joga nas 11 posições

A pluripotência separa as células-tronco derivadas de embrião e as reprogramadas das células-tronco de órgãos específicos, ou células-tronco adultas. Nessa categoria estão as células-tronco da medula óssea, do tecido adiposo e do cordão umbilical, com potencial limitado de crescimento e diferenciação.

Criar células iPS é mais um capítulo de uma bela história de sucessos iniciada há trinta e poucos anos, quando Mario Capecchi, Martin J. Evans e Oliver Smithies, ganhadores do Prêmio Nobel de Medicina, isolaram as primeiras linhagens de células-tronco embrionárias de camundongos.

Barreiras transpostas

Shynia Yamanaka
Pesquisador japonês Shynia Yamanaka (foto: Rubenstein/ CC BY 2.0)

O desenvolvimento de técnicas de reprogramação celular pela equipe de Shynia Yamanaka alterou radicalmente o panorama das pesquisas sobre células-tronco em todo o mundo. Criou alternativas para a superação de barreiras que limitam o sucesso terapêutico de células pluripotentes, vislumbrado desde o isolamento das primeiras células-tronco embrionárias humanas, há 12 anos, pela equipe de James Thomson, nos Estados Unidos.

A primeira dessas barreiras está na dificuldade prática para a obtenção de embriões, necessários à criação de células-tronco embrionárias. A outra está na possibilidade de rejeição das células-tronco embrionárias humanas quando transplantadas em pacientes.

Nesse sentido, cabe lembrar que mesmo que o ensaio clínico iniciado recentemente nos Estados Unidos seja bem-sucedido, todos os pacientes com lesão medular que vierem a receber derivados de células-tronco embrionárias humanas terão que tomar, por toda a vida, medicamentos imunossupressores, de modo que seus corpos jamais rejeitem o material transplantado.

Células iPS são geradas à la carte, cada uma delas carregando a identidade genética de um determinado paciente. Não são necessários embriões para sua obtenção, que é personalizada, o que, por sua vez, elimina a chance de serem confundidas com células invasoras no próprio corpo. 

Por outro lado, sua aplicação na prática médica, como alternativa às células-tronco embrionárias ou transplantes em geral, ainda depende de uma série de avanços na própria técnica de reprogramação celular.

Novas barreiras

Atualmente, o método mais eficaz de reprogramação envolve a utilização de vírus que, funcionando como cavalos de Troia, carregam para o interior das células da pele genes essenciais à pluripotência.

Tanto esses genes quanto os vírus aumentam os riscos de formação de tumores pelas células iPS. Erradicar seu potencial tumoral é de fundamental importância para permitir a transferência da tecnologia de reprogramação celular para a área clínica.

Erradicar o potencial tumoral das iPS é de fundamental importância para a transferência da tecnologia para a área clínica

Alguns grupos de pesquisa já descreveram métodos alternativos para a geração de células iPS, sem vírus, com outros genes, mas tudo muito recente, aguardando confirmação pela comunidade científica.

Enquanto esses desafios não são ultrapassados, o padrão-ouro continua com as células-tronco embrionárias, essenciais, mas vale discutir o que é realidade para as células iPS e como estão contribuindo, na prática, para o progresso da medicina.

Modelagem de doenças

Há muitas justificativas para o fracasso na transferência de medicamentos descritos nos laboratórios de pesquisa para pacientes em um hospital. A primeira delas está no fato de a maioria dos testes pré-clínicos de novos medicamentos ser realizada em animais.

Modelos animais são imprescindíveis para o entendimento dos mecanismos de inúmeras doenças e desenvolvimento de novas drogas. No entanto, em muitos casos, os animais não apresentam os mesmos sintomas que humanos e, portanto, muitos compostos que demonstram eficácia em modelos animais não o fazem em humanos.

Por essas e outras razões, menos de 10% dos compostos que chegam à fase primeira de testes em seres humanos alcançam de fato as prateleiras das farmácias. Não obstante, o custo estimado do processo de desenvolvimento de um único medicamento varia entre 1,9 e 2,6 bilhões de reais!

Cabe lembrar ainda que pelo menos 30% dos medicamentos são abandonados ainda no início desses primeiros testes, justamente pela toxicidade que apresentam para o coração e o fígado.

Diante de um cenário de insucessos caríssimos, o desenvolvimento de formas complementares para a prospecção de medicamentos poderá ser útil para preencher a lacuna existente entre modelos animais e ensaios clínicos.

É aqui que as células iPS entram em cena. A partir delas, é possível gerar neurônios, células do endotélio vascular, células musculares lisas, cardiomiócitos, células hematopoiéticas, células produtoras de insulina, hepatócitos etc. O repertório atual inclui mais de 200 tipos celulares diferentes.

Células iPS humanas
O uso de células iPS humanas (na foto) para gerar grandes quantidades de diversos tipos celulares poderá agilizar a avaliação de toxicidade de medicamentos. (foto: LaNCE/ ICB/ UFRJ)

A produção, em grandes quantidades, de células do coração e fígado humanos a partir de iPS, por exemplo, permitirá uma rápida avaliação da toxicidade de novos medicamentos, economizando tempo, recursos e vidas.

Em relação a doenças propriamente ditas, já há algumas sendo estudadas a partir da reprogramação celular, como a atrofia muscular espinhal, disautonomia familiar, anemia de Fanconi, disceratose congênita, síndrome de Leopard, síndrome de Rett, Parkinson, esquizofrenia, entre outras.

As células iPS derivadas não fornecem apenas uma informação genética preciosa sobre seus ‘donos’, mas permitem o estudo de sinais precoces de determinadas doenças no laboratório. O mais interessante é que muitos desses sinais vêm sendo revertidos in vitro com novos medicamentos.

Tecnologia em tenra idade

A principal vantagem da utilização das células iPS é que elas podem ser derivadas de qualquer paciente com relativa facilidade, permitindo assim o desenvolvimento de um serviço personalizado de busca de medicamentos.

Neurônios diferenciados a partir de células iPS conservam a identidade pessoal do doador, funcionando como um alter ego cerebral, um avatar biológico, que pode ser usado para identificar diferenças específicas de resposta a medicamentos naquele indivíduo.

Apesar de já contribuir – combinada aos métodos tradicionais de análise e aos modelos animais – para a descrição do efeito de novos medicamentos e das inúmeras promessas, é importante lembrar que a tecnologia de reprogramação de células ainda está em sua tenra infância e tem inúmeros desafios a superar antes de sua aplicação na área clínica.

Também não há garantias em relação ao tempo, podendo demorar muitos anos até que a tecnologia de iPS se torne realidade na prática médica.

Christopher Reeve, o primeiro super-homem do cinema, faleceu em 2004, em decorrência de complicações de um acidente que o deixou tetraplégico. Era um entusiasta da pesquisa com células-tronco, mas não chegou a conhecer as células iPS.

Christopher Reeves
Christopher Reeve ficou eternizado nos cinemas após interpretar o Super-Homem. O ator dos Estados Unidos era entusiasta das pesquisas com células-tronco. Faleceu em 2004 antes de as células iPS serem desenvolvidas. (Flickr/ bedheaded – CC BY-NC-ND 2.0)

Fico imaginando como seria seu encontro com Shynia Yamanaka, que, da sua maneira, também foi capaz de transformar carvão em diamante.

Stevens Rehen
Instituto de Ciências Biomédicas
Universidade Federal do Rio de Janeiro

Matéria publicada em 29.04.2011

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