Os médicos sabem há muito tempo que as pessoas diferem na suscetibilidade às doenças e na resposta aos medicamentos. Mas, com pouca orientação para a compreensão e adaptação às diferenças individuais, os tratamentos desenvolvidos têm sido geralmente padronizados para muitos, e não para poucos.
O DNA humano contém mais de 20.000 genes, todos armazenados nos núcleos de nossas células. Um gene é uma cadeia de código químico, uma espécie de modelo para proteínas e outras substâncias necessárias à vida. As células produzem essas moléculas de acordo com os projetos genéticos.
O modelo geral de cada pessoa é basicamente o mesmo, composto por cerca de 3 mil milhões de “letras” de código, cada letra correspondendo a uma subunidade química da molécula de ADN. Mas variantes subtis em cerca de 1% do nosso ADN – muitas vezes o resultado de apenas uma única letra química ser diferente – dão aos humanos as suas identidades individuais.
Além da aparência física, os genes dão origem a substâncias químicas distintas em vários domínios do corpo e do cérebro. Tais diferenças por vezes predispõem as pessoas a doenças específicas, e algumas afectam dramaticamente a forma como uma pessoa responderá aos tratamentos médicos.
Idealmente, os médicos seriam capazes de diagnosticar e tratar as pessoas com base nessas diferenças individuais, um conceito comumente referido como “medicina personalizada”. Na sua essência, a medicina personalizada consiste em combinar informações genéticas com dados clínicos para adaptar de forma otimizada medicamentos e doses que atendam às necessidades específicas de cada paciente. Eventualmente, a medicina personalizada será ainda mais informada pela compreensão detalhada do repertório distinto de proteínas do corpo (proteômica) e pelo catálogo completo de reações bioquímicas (metabolômica).
“A medicina personalizada”, escreve Lawrence Lesko, da Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA, “pode ser vista . . . como uma abordagem abrangente e prospectiva para prevenir, diagnosticar, tratar e monitorar doenças de forma a alcançar decisões individuais ideais sobre cuidados de saúde.” [Lesko pág. 809]
Alguns aspectos da abordagem da medicina personalizada já estão em vigor para algumas doenças. Variantes de um gene ligado ao cancro da mama, por exemplo, podem prever a provável susceptibilidade de uma mulher desenvolver ou sobreviver à doença, um guia útil para a tomada de medidas preventivas. Em certos casos de cancro da mama, a produção de uma determinada proteína sinaliza uma forma mais agressiva da doença que pode ser controlada de forma mais eficaz com o medicamento Herceptin.
Ainda assim, permanecem múltiplos desafios na busca por um sistema eficaz e generalizado de medicina personalizada. Serão abordados pelos esforços colaborativos de investigadores de muitas disciplinas, desde geneticistas a especialistas clínicos e engenheiros.
Um desafio de engenharia é desenvolver sistemas melhores para avaliar rapidamente o perfil genético de um paciente; outra é a recolha e gestão de enormes quantidades de dados sobre pacientes individuais; e outra ainda é a necessidade de criar dispositivos de diagnóstico rápidos e baratos, como chips genéticos e sensores capazes de detectar quantidades mínimas de substâncias químicas no sangue.
Além disso, são necessários sistemas melhorados para encontrar medicamentos eficazes e seguros que possam explorar o novo conhecimento das diferenças entre os indivíduos. O actual “padrão ouro” para testar o valor e a segurança de um medicamento é o ensaio clínico randomizado controlado – um estudo que atribui aleatoriamente as pessoas a um novo medicamento ou a nada, um placebo, para avaliar o desempenho do medicamento. Mas essa abordagem decide essencialmente a utilidade de um medicamento com base nos resultados médios para o grupo de pacientes como um todo, e não para o indivíduo.
Novos métodos também são necessários para fornecer medicamentos personalizados de forma rápida e eficiente ao local do corpo onde a doença está localizada. Por exemplo, os investigadores estão a explorar formas de conceber nanopartículas que sejam capazes de entregar um medicamento ao seu alvo no corpo, evitando ao mesmo tempo a resposta imunitária natural do corpo. Tais nanopartículas poderiam ser concebidas para serem sensíveis às condições internas do corpo e, portanto, poderiam, por exemplo, libertar insulina apenas quando a concentração de glicose no sangue é elevada.
Num novo campo denominado “biologia sintética”, novos biomateriais estão a ser concebidos para substituir ou ajudar na reparação de tecidos corporais danificados. Alguns são estruturas que contêm sinais biológicos que atraem células-tronco e orientam seu crescimento em tipos específicos de tecidos. O domínio da engenharia de tecidos sintéticos poderia tornar possível a regeneração de tecidos e órgãos.
Em última análise, a personalização da medicina deverá trazer enormes benefícios. Deveria tornar a doença (e mesmo o risco de doença) evidente muito mais cedo, quando puder ser tratada com mais sucesso ou totalmente prevenida. Poderia reduzir os custos médicos, identificando casos em que tratamentos dispendiosos são desnecessários ou inúteis. Reduzirá os tratamentos de tentativa e erro e garantirá que as doses ideais do medicamento sejam aplicadas mais cedo. De forma mais optimista, a medicina personalizada poderia fornecer o caminho para a cura do cancro, mostrando por que razão algumas pessoas contraem cancro e outras não, ou como alguns pacientes com cancro sobrevivem e outros não.
É claro que uma transição para a medicina personalizada não está isenta de problemas sociais e éticos. Mesmo que os desafios técnicos possam ser superados, existem questões de privacidade ao revelar o perfil biológico único de uma pessoa, e provavelmente ainda haverá massas de pessoas em todo o mundo incapazes de aceder aos seus benefícios no decorrer do século.
A guerra contra os agentes infecciosos produziu um poderoso arsenal terapêutico, mas o tratamento com medicamentos pode por vezes agravar o problema. Ao matar todas as cepas, exceto as resistentes aos medicamentos, os agentes infecciosos menos suscetíveis aos medicamentos sobrevivem para infectar novamente. Tornam-se a variedade dominante na população microbiana, um exemplo atual de seleção natural em ação. Isto leva a uma preocupação sempre presente de que os medicamentos podem tornar-se inúteis quando o mundo microbiano emprega a estratégia da evolução de sobrevivência do mais apto. E as drogas frequentemente utilizadas contribuem para a sua própria morte, fortalecendo a resistência de muitos inimigos.
“Os agentes patogénicos resistentes aos medicamentos – sejam parasitas, bactérias ou vírus – já não podem ser tratados eficazmente com medicamentos anti-infecciosos comuns”, escreve David L. Heymann, da Organização Mundial de Saúde.
Um futuro saudável para a população mundial dependerá da concepção de novas estratégias para superar múltiplas resistências aos medicamentos.
Um grande desafio neste esforço será compreender mais completamente como surge a resistência aos medicamentos, como evolui e como se espalha. Além disso, o próprio sistema de descoberta e desenvolvimento de novos medicamentos deve evoluir e também poderão ser necessárias abordagens inteiramente novas para combater os agentes patogénicos.
A resistência aos medicamentos não é novidade. A abordagem tradicional deste problema, ainda potencialmente útil, está a expandir a procura de novos antibióticos. Historicamente, muitos medicamentos para combater micróbios produtores de doenças foram encontrados como produtos químicos naturais nas bactérias do solo. Essa fonte ainda pode fornecer candidatos promissores. No entanto, ainda mais candidatos a medicamentos podem estar disponíveis a partir de micróbios em nichos ecológicos mais especializados ou de plantas ou de bactérias que vivem em ambientes remotos ou hostis (por exemplo, lagos profundos e oceanos).
Bactérias que vivem simbioticamente com insetos, por exemplo, podem oferecer uma nova diversidade química para pesquisas de medicamentos anti-infecciosos. As plantas fornecem muitos compostos interessantes com propriedades antibacterianas, e a manipulação genética pode ser usada para desenvolver variantes desses compostos para teste. E os engenheiros químicos ainda poderão criar classes inteiramente novas de moléculas candidatas a medicamentos a partir do zero em laboratório.
Outras estratégias envolvem o direcionamento de contra-ataques específicos às armas de resistência dos agentes infecciosos. Podem ser elaborados tratamentos que combinem um antibiótico com um segundo medicamento que tenha pouco efeito antibiótico, mas possua o poder de desarmar uma molécula de defesa bacteriana. Outros tratamentos híbridos poderiam ser concebidos utilizando compostos que prejudicam a capacidade do patógeno invasor de bombear o componente antibiótico para fora da célula bacteriana.
O problema da resistência aos medicamentos não se limita às bactérias e aos antibióticos – os medicamentos antivirais para combater doenças como a SIDA e a gripe enfrentam problemas semelhantes devido a estirpes emergentes de vírus resistentes. Na verdade, compreender o desenvolvimento da resistência nos vírus é especialmente crítico para conceber estratégias de prevenção de pandemias. O uso de qualquer medicamento antimicrobiano deve ser avaliado em relação à sua contribuição para acelerar o aparecimento de cepas resistentes.
Os desafios de engenharia para permitir a descoberta de medicamentos reflectem os necessários para permitir a medicina personalizada: desenvolvimento de ferramentas e técnicas mais eficazes para análise e diagnóstico rápidos, para que uma variedade de medicamentos possa ser rapidamente rastreada e tratamentos adequados possam ser prontamente aplicados. Os medicamentos atuais são frequentemente prescritos de forma incorreta ou desnecessária, promovendo o desenvolvimento de resistência sem benefício médico real.
Diagnósticos mais rápidos e precisos podem levar a terapias mais direcionadas e eficazes. Normalmente, têm sido procurados antibióticos que atacam uma ampla gama de bactérias, porque os médicos nem sempre conseguem ter certeza da bactéria exata que causa uma infecção. Instrumentos que possam determinar imediatamente o verdadeiro culpado poderiam levar ao uso de medicamentos mais específicos, reduzindo o risco de promoção de resistência. O desenvolvimento de antibióticos específicos para organismos pode tornar-se um dos desafios mais importantes da engenharia biomédica do século.
Isto pode ser especialmente desafiador no caso de agentes biológicos especificamente concebidos para serem armas. Deve existir um sistema para analisar rapidamente os seus métodos de ataque ao corpo e produzir rapidamente um medicamento apropriado. No caso de um vírus, pequenas moléculas podem ser projetadas para desligar a maquinaria reprodutiva do micróbio. As instruções para produzir proteínas são armazenadas pelos genes no DNA. Outra molécula bioquímica, chamada “RNA mensageiro”, copia essas instruções e as transporta para as fábricas de proteínas da célula. Às vezes, outras pequenas moléculas de RNA podem se ligar ao RNA mensageiro e desativá-lo, impedindo assim a produção de proteínas ao bloquear o mensageiro, um processo conhecido como interferência de RNA. Os vírus podem ser bloqueados por pequenos RNAs da mesma maneira, se os pequenos RNAs adequados puderem ser produzidos para se ligarem e desativarem as moléculas que reproduzem o vírus. A chave é decifrar rapidamente a sequência de produtos químicos que compõem o vírus, para que pequenas moléculas de RNA eficazes possam ser projetadas e implantadas.
As vacinas tradicionais demonstraram a capacidade de prevenir doenças e até erradicar algumas, como a varíola. Também pode ser possível conceber vacinas para tratar doenças. Vacinas personalizadas podem ser previstas para qualquer uso. Mas são necessários métodos de fabrico mais eficazes e fiáveis ​​para as vacinas, especialmente quando se responde à necessidade de imunização em massa face a uma pandemia.
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