O Criador e a Criatura

O CIENTISTA RUSSO VLADIMIR MIRONOV TEM UM SONHO: IMPRIMIR EM 3D ÓRGÃOS E TECIDOS HUMANOS. ELE JÁ FEZ AVANÇOS E ESCOLHEU O BRASIL PARA SUAS PESQUISAS. EM PARCERIA COM ESPECIALISTAS DO CTI, UM CENTRO PÚBLICO DE PESQUISAS EM CAMPINAS (SP), MIRONOV DÁ OS PRIMEIROS PASSOS NA BIOIMPRESSÃO E OS RESULTADOS JÁ SÃO IMPRESSIONANTES

O sonho do cientista russo Vladimir Mironov é imprimir um rim. Seu grande objetivo é criar uma máquina capaz de depositar, camada a camada, as células que formam um dos mais complexos órgãos do corpo humano. Parece coisa de louco. E ele sabe disso. “Muitas pessoas não acreditam quando falo sobre isso”, afirma Mironov, com a voz calma destoando de seu imponente 1,90 metro de altura. Com toda a paciência do mundo, Mironov tira os óculos quadrados, coça levemente a barba branca e começa a explicar. “Existe uma frase famosa que define bem o espanto das pessoas quando falo em imprimir órgãos”, diz Mironov, citando a frase: “Qualquer tecnologia suficientemente avançada não pode ser diferenciada de mágica”. A citação é de Arthur C. Clarke, autor de livros de ficção como 2001 — Uma Odisseia no Espaço.

A tecnologia a que Mironov se refere é a bioimpressão, uma fantástica forma de criar tecido vivo, feito de células, usando uma impressora 3D. Em menos de uma década, estruturas feitas de cartilagem, como orelhas ou meniscos, serão impressas em uma máquina 3D e implantadas no corpo. Estimativas de cientistas e do governo americano apontam que até 2030 será a vez de órgãos complexos, como rim, coração e pulmão. “É um projeto demorado, mas quero e vou imprimir um órgão”, afirma Mironov.

Os planos do russo vão além. Eles incluem criar um braço robótico para curar feridas com jatos de tinta viva e uma forma de eliminar a calvície imprimindo cabelo diretamente na pele. Com quase duas décadas de experiência, Mironov é um dos pioneiros no mundo da bioimpressão. Aos 59 anos, é no Brasil que planeja tirar grande parte desses projetos do papel. “Estamos tornando a ficção científica realidade com tecnologia criada aqui no Brasil”, afirma. O local escolhido pelo russo para suas pesquisas é o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), em Campinas, no interior de São Paulo. Às margens da rodovia Dom Pedro I, o órgão público ligado ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação lembra um grande campus universitário, com prédios baixos e muita área verde, onde trabalham 450 pessoas. Ali funciona o maior laboratório de pesquisa em 3D do Brasil.

Todos os anos, cerca de 500 pacientes do sistema público de saúde recebem próteses de mandíbula, crânio e até de nariz graças às pesquisas do CTI. Usando um programa de computador próprio, eles transformam imagens de tomografia e ressonância magnética em modelos tridimensionais que permitem projetar e imprimir peças que se encaixam em regiões afetadas. Mas, como a Anvisa ainda não permite que material impresso em 3D seja implantado no corpo, as peças se tornam moldes para a criação de próteses. “Recebemos muitos casos de pessoas que perderam parte dos ossos da face para tumores ou em acidentes”, diz Jorge Vicente Lopes da Silva, coordenador da divisão de tecnologias tridimensionais do CTI.

Agora imagine que, no lugar de peças de material artificial, todos esses pacientes pudessem receber partes reconstruídas com as próprias células. Feitas de carne e osso. É esse o potencial da parceria entre o CTI e Vladimir Mironov. O centro possui muita experiência em software e hardware. O russo tem na bagagem conhecimentos de biologia e design.

Os planos do russo vão além. Eles incluem criar um braço robótico para curar feridas com jatos de tinta viva e uma forma de eliminar a calvície imprimindo cabelo diretamente na pele. Com quase duas décadas de experiência, Mironov é um dos pioneiros no mundo da bioimpressão. Aos 59 anos, é no Brasil que planeja tirar grande parte desses projetos do papel. “Estamos tornando a ficção científica realidade com tecnologia criada aqui no Brasil”, afirma. O local escolhido pelo russo para suas pesquisas é o Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI), em o Formado em medicina, Mironov passou por importantes instituições de pesquisa na Alemanha e nos Estados Unidos. Ajudou a desenvolver uma tecnologia patenteada que foi licenciada pela empresa americana Organovo, a primeira do mundo a criar uma máquina comercial capaz de imprimir tecidos biológicos.

ARTÉRIAS ATÉ SEIS VEZES MAIS resistentes do que as do corpo humano foram criadas pela Organovo. Em abril, a empresa anunciou a impressão de células do fígado. O material ainda não foi aprovado para implante em pessoas, mas já traz benefícios diretos para a saúde.

“ESTAMOS TORNANDO A FICÇÃO CIENTÍFICA REALIDADE AQUI NO BRASIL”

Nos Estados Unidos, laboratórios levam em média 12 anos para colocar um novo medicamento no mercado. São necessários demorados testes em células isoladas e em animais antes que a droga seja considerada segura para cobaias humanas. Com as ferramentas da empresa, é possível acelerar esse processo testando em tecidos humanos desde o início da produção.

De uma pequena startup fundada em 2007, a Organovo se transformou em uma companhia com ações negociadas na bolsa de valores e mais de 400 milhões de dólares de valor de mercado. O rápido crescimento da empresa indica as grandes expectativas em torno da bioimpressão. “Será o futuro da medicina”, disse a INFO Hod Lipson, professor da Universidade Cornell e autor do livro Fabricated: The New World of 3D Printing (“Fabricado: o novo mundo da impressão 3D”, numa tradução livre). “Já é possível imprimir em 3D praticamente qualquer objeto. O próximo movimento lógico é trabalhar com células vivas no lugar de tinta”, afirma Lipson.

Vladimir Mironov está ajudando o Brasil a dar os primeiros passos nessa direção. Uma máquina, com base em um modelo aberto desenvolvido na Universidade Cornell, já está funcionando em uma das alas do CTI, em Campinas. Pouco maior do que um computador convencional, ela é a base experimental para uma futura impressora de tecidos biológicos. O cabeçote que libera tinta está sendo projetado para permitir que jatos diferentes saiam ao mesmo tempo, nos moldes de uma impressora construída por Mironov nos Estados Unidos. A tinta será formada por células do próprio paciente, tratadas em laboratório e encapsuladas em grupos.

Essas unidades de 0,2 milímetro, chamadas esferoides teciduais, são utilizadas por pesquisadores do mundo inteiro. Enquanto deposita os esferoides, a máquina também libera duas substâncias: trombina e fibrinogênio. Elas se combinam formando a fibrina, que atua como cola para manter cada camada fixa. A última etapa será amadurecer o órgão em uma espécie de estufa, chamada biorreator, até que esteja pronto para a etapa do transplante.

“Leva tempo para que as células aprendam a funcionar em conjunto”, diz o professor Lipson, de Cornell. Em 2005, Lipson coordenou o grupo que imprimiu um menisco, cartilagem em forma de C que costuma dar problemas no joelho de jogadores de futebol e esportistas. A peça tinha o formato e a constituição idênticos aos de um menisco natural, porém era muito mais fraca. “A cartilagem precisa de pressão para ficar forte. No joelho, as células sofrem isso naturalmente. Após a impressão, descobrimos que era preciso criar essas condições no biorreator”, afirma Lipson, que conheceu Mironov em encontros acadêmicos. “Ele é uma das pessoas que puxam os avanços nesse setor. É um dos pioneiros”, diz sobre o russo.

O QUE JÁ EXISTE?

Cientistas Americanos já imprimiram tecidos de diferentes partes do corpo.

VLADIMIR MIRONOV NASCEU EM Vichuga, cidade distante 360 quilômetros de Moscou. Seus pais trabalhavam nas áreas de manutenção elétrica e mecânica nas duas únicas fábricas da cidade. Durante a Segunda Guerra Mundial, com o enfrentamento entre Alemanha e União Soviética, sua mãe, de ascendência alemã, foi exilada na Sibéria. Considerada ameaça ao regime, ela passou um ano em campos de trabalho forçado. Vladimir e seu irmão mais novo, Alexander, cresceram ouvindo que cursar medicina era certeza de um bom futuro. Afinal, médicos são necessários em qualquer sociedade, mesmo durante períodos conturbados, como as guerras.

Apesar de ter seguido o conselho da mãe, Mironov evitou a área clínica e mergulhou na pesquisa. Especializou-se em microcirculação e organização tridimensional dos vasos sanguíneos. Em 1991, foi trabalhar na Alemanha, num dos maiores centros europeus de pesquisa, o Instituo Max Planck. Depois morou nos Estados Unidos, onde conquistou reconhecimento como um dos primeiros pesquisadores a publicar um trabalho com a expressão “imprimir órgãos”. Há quase cinco anos, em uma das muitas convenções de que participa, conheceu um brasileiro interessado em bioimpressão. “Foi assim que começamos a fazer algumas colaborações”, diz Jorge Vicente da Silva, 50 anos, coordenador da área de 3D.

Nos últimos anos, Mironov esteve duas vezes no Brasil, com bolsas da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), para auxiliar nos projetos criados no CTI. Agora, uma nova bolsa de estudos permitirá que ele passe três meses por ano, durante três anos, no país, trabalhando em Campinas.

Fundada em 1996, a divisão de tecnologia tridimensional do CTI começou a operação com foco na produção de protótipos para indústrias, antes de atuar também na área médica. O CTI permite que os pesquisadores e os estudantes criem projetos utilizando seus equipamentos. As oito impressoras 3D ficam no fim de um corredor que corta o departamento, num ambiente com temperatura controlada a 21º C e com acesso protegido por identifi cador de digitais. A maior máquina, quase do tamanho de um carro, usa laser para derreter plástico em pó e formar novas estruturas. Outra faz moldes coloridos de gesso. Ela produz máscaras de faces que parecem fotografias com relevo.

“Usamos um scanner para digitalizar o rosto”, afirma Frederico David Sena, um dos pesquisadores do grupo e modelo dos primeiros testes com a máquina. Formado em engenharia da computação, Sena faz parte do grupo que está montando a futura impressora de tecidos biológicos. “Um de nossos objetivos é algum dia imprimir um órgão, mas temos linhas de pesquisa paralelas”, diz o engenheiro Rodrigo Rezende, um dos coordenadores da área de bioimpressão do CTI. De sua sala no departamento de 3D, Rezende aponta para uma curiosa estrutura amarela do outro lado do corredor.

Trata-se de um enorme braço robótico, com quase 2 metros de altura. A máquina, avaliada em 100 000 dólares, possui duas articulações e, na ponta, uma cabeça que pode ser substituída. Nela, os pesquisadores instalaram o primeiro protótipo de uma pistola que será capaz de imprimir células diretamente no corpo. “Estamos combinando cirurgia robótica com bioimpressão”, diz Mironov.

Por causa do formato, a máquina recebeu o apelido de Tamanduarm, referência ao animal tamanduá. A cabeça acoplada ainda é apenas um modelo, mas a grande novidade está na forma como ela vai imprimir. As células, encapsuladas nos esferoides, estarão dentro de gaiolas em formato de bola de futebol repletas de ganchos. Com 0,25 milímetro, as chamadas Lockyballs funcionam como velcro, enganchando-se umas às outras e também no tecido do paciente. Seu design inovador é 100% feito no país.

“As Lockyballs são impressas em 3D, mas em dimensões microscópicas”, afi rma Rezende. “Como são feitas do mesmo material usado em suturas médicas, são absorvidas depois de algum tempo.” Elas servem para depositar células em feridas na pele, uma ideia tão promissora que os Estados Unidos fi nanciam um projeto similar.

O OBJETIVO DO GOVERNO é levar aos campos de batalha uma máquina que regenere queimaduras. “Um laser escaneia a ferida para determinar tamanho e profundidade. Com esse mapa, o computador controla a quantidade de células que serão depositadas”, disse a INFO James Yoo, pesquisador da Universidade Wake Forrest. Com uma década de experiência em bioimpressão, Yoo desenvolveu o primeiro protótipo da máquina. É cedo para dizer quando chegará ao mercado, mas estudos apontam que a tecnologia pode começar a ser testada em pacientes na próxima década. E, se tudo der certo, isso deve acontecer também no Brasil.

A partir das Lockyballs, o CTI criou uma família de gaiolas para diferentes usos. As gaiolas Matrioshkas servem para estruturas mais rígidas, como ossos, e possuem várias camadas internas de sustentação. O nome é referência às bonecas russas, que cabem umas dentro das outras. Outra variação da tecnologia é a Capilinser, desenhada em forma de vaso, com ganchos para prender células de cabelo no couro cabeludo. Uma grande empresa do ramo de saúde já procurou Mironov, interessada no potencial da tecnologia para combater a calvície.

O plano é usar um equipamento como o Tamanduarm para depositar as Capilinsers recheadas de células que darão origem a fios de cabelo. Imagine uma clínica que escaneie a cabeça do paciente, use um software para determinar quantos fios serão necessários e já programe os pontos onde devem ser implantados esses fios. As informações vão diretamente para o braço robótico, que realiza o procedimento em 1 hora a um custo que não deve passar de 1 000 dólares por careca. “Tudo isso depende de tecnologia da informação”, diz Mironov. “Sem software de simulação, sem design, não existe bioimpressão.”

A CAPACIDADE DE RECONHECER imagens, gerar modelos e prever comportamentos é fundamental para imprimir tecidos vivos. Um órgão possui não apenas variações de espessura mas também diferentes tipos de célula, que devem ser colocados em regiões específicas. Além disso, é preciso modelar toda a parte de distribuição de sangue, imprimindo as veias e as artérias. Maior empresa de software 3D do mundo, a americana Autodesk investe na bioimpressão. “Trabalhar com material vivo é fazer engenharia reversa. Precisamos entender estruturas que já existem, que não foram criadas por nós”, diz Carlos Olguin, chefe da divisão biológica do Autodesk Research. Olguin lidera um grupo de 18 profissionais que trabalham na sede da empresa, na Califórnia.

A criação de ferramentas ajudará pesquisadores como Lipson e Yoo, nos Estados Unidos, e os brasileiros do CTI. Mas é impossível prever todos os efeitos de sua popularização. “Um australiano me procurou querendo implantar uma orelha na bochecha”, diz Vladimir Mironov. “Não faria esse tipo de coisa, mas alguém poderá fazer.” Criar rins, pele e pulmão em laboratório. Projetar órgãos sob medida e acabar com as enormes fi las de transplantes utilizando uma impressora 3D. Implantar cabelo. Reconstituir mandíbula. Para quem acha tudo isso loucura, Vladimir Mironov apenas sorri e usa mais uma de suas expressões favoritas. “É insanamente incrível”, diz, parafraseando Steve Jobs. “Insano” e “incrível” foram as duas palavras que o cofundador da Apple usou, em 1984, para descrever o primeiro Macintosh. Coincidentemente, Steve Jobs também era o tipo de pessoa que acreditava que máquinas e design podem mudar o mundo.

Fonte: Revista Info Novembro de 2013