Geraldine Hamilton: Body parts on a chip

Geraldine Hamilton: Partes do corpo em um chip

Tradutor: Gustavo Rocha Revisor: Leonardo Silva

We have a global health challenge

Nós temos um desafio de saúde global

in our hands today,

em nossas mãos hoje,

and that is that the way we currently

isto é, a forma como atualmente

discover and develop new drugs

descobrimos e desenvolvemos novos medicamentos

is too costly, takes far too long,

é muito cara, demora muito,

and it fails more often than it succeeds.

e falha mais vezes do que é bem sucedida.

It really just isn't working, and that means

Não está realmente funcionando, e isso significa

that patients that badly need new therapies

que pacientes que precisam urgentemente de novas terapias

are not getting them,

não as conseguem,

and diseases are going untreated.

e doenças passam sem serem tratadas.

We seem to be spending more and more money.

Parece que estamos gastando cada vez mais dinheiro.

So for every billion dollars we spend in R&D,

Portanto, para cada bilhão de dólares que gastamos em P&D,

we're getting less drugs approved into the market.

estamos tendo menos drogas aprovadas no mercado.

More money, less drugs. Hmm.

Mais dinheiro, menos drogas. Hmm.

So what's going on here?

O que está acontecendo aqui?

Well, there's a multitude of factors at play,

Bem, há uma variedade de fatores em jogo,

but I think one of the key factors

mas acho que um dos fatores-chave

is that the tools that we currently have

é que as ferramentas que temos atualmente

available to test whether a drug is going to work,

disponíveis para testar se um medicamento vai funcionar,

whether it has efficacy,

se ele é eficaz,

or whether it's going to be safe

ou se vai ser seguro

before we get it into human clinical trials,

antes de colocá-lo em testes clínicos em humanos,

are failing us. They're not predicting

estão sendo falhos. Não estão prevendo

what's going to happen in humans.

o que vai acontecer em seres humanos.

And we have two main tools available

E temos duas ferramentas principais disponíveis

at our disposal.

à nossa disposição.

They are cells in dishes and animal testing.

São células em placas e testes em animais.

Now let's talk about the first one, cells in dishes.

Agora vamos falar sobre a primeira, as células em placas.

So, cells are happily functioning in our bodies.

Então, as células são felizes funcionando em nossos corpos.

We take them and rip them out

Nós as pegamos e as tiramos

of their native environment, throw them in one of these dishes,

do seu ambiente nativo, colocamo-las em uma dessas placas,

and expect them to work.

e esperamos que elas trabalhem.

Guess what. They don't.

Adivinhem só. Elas não trabalham.

They don't like that environment

Elas não gostam desse ambiente

because it's nothing like

porque não é nada parecido

what they have in the body.

com o que elas têm no corpo.

What about animal testing?

Que tal testes em animais?

Well, animals do and can provide

Bem, animais podem fornecer

extremely useful information.

informações extremamente úteis.

They teach us about what happens

Eles nos ensinam sobre o que acontece

in the complex organism.

no organismo complexo.

We learn more about the biology itself.

Aprendemos mais sobre a própria biologia.

However, more often than not,

No entanto, na maioria das vezes,

animal models fail to predict what will happen in humans

modelos animais não conseguem prever o que vai acontecer em humanos

when they're treated with a particular drug.

quando uma droga específica lhes for administrada.

So we need better tools.

Então, precisamos de ferramentas melhores.

We need human cells,

Precisamos de células humanas,

but we need to find a way to keep them happy

mas precisamos de uma maneira de mantê-las felizes

outside the body.

fora do corpo.

Our bodies are dynamic environments.

Nossos corpos são ambientes dinâmicos.

We're in constant motion.

Estamos em constante movimento.

Our cells experience that.

Nossas células vivenciam isso.

They're in dynamic environments in our body.

Estão em ambientes dinâmicos em nosso corpo.

They're under constant mechanical forces.

Estão sob forças mecânicas constantes.

So if we want to make cells happy

Então, se quisermos deixar as células felizes

outside our bodies,

fora de nossos corpos,

we need to become cell architects.

precisamos nos tornar arquitetos celulares.

We need to design, build and engineer

Precisamos projetar e construir

a home away from home for the cells.

uma casa longe de casa para as células.

And at the Wyss Institute,

E no Instituto Wyss,

we've done just that.

fizemos exatamente isso.

We call it an organ-on-a-chip.

Nós o chamamos de órgão-no-chip.

And I have one right here.

E estou com um bem aqui.

It's beautiful, isn't it? But it's pretty incredible.

É lindo, não é? Mas é incrível.

Right here in my hand is a breathing, living

Bem aqui na minha mão está um pulmão humano

human lung on a chip.

vivo e respirando em um chip.

And it's not just beautiful.

E não é somente bonito.

It can do a tremendous amount of things.

Pode fazer uma grande quantidade de coisas.

We have living cells in that little chip,

Temos células vivas naquele pequeno chip,

cells that are in a dynamic environment

células que estão em um ambiente dinâmico,

interacting with different cell types.

interagindo com diversos tipos de células.

There's been many people

Houve muitas pessoas

trying to grow cells in the lab.

tentando criar células em laboratório.

They've tried many different approaches.

Tentaram muitas abordagens diferentes.

They've even tried to grow little mini-organs in the lab.

Até tentaram criar pequenos miniórgãos no laboratório.

We're not trying to do that here.

Não estamos tentando fazer isso aqui.

We're simply trying to recreate

Estamos simplesmente tentando recriar

in this tiny chip

neste chip minúsculo

the smallest functional unit

a menor unidade funcional

that represents the biochemistry,

que representa a bioquímica,

the function and the mechanical strain

a função e a tensão mecânica

that the cells experience in our bodies.

que as células vivenciam em nossos corpos.

So how does it work? Let me show you.

Então, como é que funciona? Deixem-me lhes mostrar.

We use techniques from the computer chip

Usamos técnicas da indústria de fabricação

manufacturing industry

de chips de computadores

to make these structures at a scale

para fazer estas estruturas numa escala

relevant to both the cells and their environment.

relevante tanto para as células quanto para seu ambiente.

We have three fluidic channels.

Temos três canais fluídicos.

In the center, we have a porous, flexible membrane

No centro, temos uma membrana porosa, flexível

on which we can add human cells

sobre a qual podemos adicionar células humanas,

from, say, our lungs,

digamos, dos nossos pulmões,

and then underneath, they had capillary cells,

e, por baixo, elas tinham células capilares,

the cells in our blood vessels.

as células em nossos vasos sanguíneos.

And we can then apply mechanical forces to the chip

E assim podemos aplicar forças mecânicas no chip

that stretch and contract the membrane,

que esticam e contraem a membrana,

so the cells experience the same mechanical forces

para que as células experimentam as mesmas forças mecânicas

that they did when we breathe.

que eles experimentavam quando respiramos.

And they experience them how they did in the body.

E elas as experimentam como no corpo.

There's air flowing through the top channel,

Há ar fluindo pelo canal acima,

and then we flow a liquid that contains nutrients

e escoamos um líquido que contém nutrientes

through the blood channel.

através do canal sanguíneo.

Now the chip is really beautiful,

Bem, o chip é muito bonito,

but what can we do with it?

mas o que podemos fazer com ele?

We can get incredible functionality

Podemos obter uma funcionalidade incrível

inside these little chips.

dentro desses pequenos chips.

Let me show you.

Deixem-me lhes mostrar.

We could, for example, mimic infection,

Poderíamos, por exemplo, imitar uma infecção,

where we add bacterial cells into the lung.

adicionando células bacterianas ao pulmão,

then we can add human white blood cells.

e podemos adicionar glóbulos brancos humanos.

White blood cells are our body's defense

Glóbulos brancos são a defesa do nosso corpo

against bacterial invaders,

contra os invasores bacterianos,

and when they sense this inflammation due to infection,

e quando eles sentem a inflamação devido à infecção,

they will enter from the blood into the lung

eles vão entrar no pulmão a partir do sangue

and engulf the bacteria.

e engolfar as bactérias.

Well now you're going to see this happening

Bem, agora vocês vão ver isso acontecer

live in an actual human lung on a chip.

ao vivo em um pulmão humano real em um chip.

We've labeled the white blood cells so you can see them flowing through,

Nós marcamos os glóbulos brancos para que vocês possam vê-los fluindo,

and when they detect that infection,

e quando eles detectam a infecção,

they begin to stick.

eles começam a grudar.

They stick, and then they try to go into the lung

Eles se aglutinam, e tentam entrar no lado

side from blood channel.

do pulmão a partir do canal sanguíneo.

And you can see here, we can actually visualize

E dá para ver aqui, podemos visualizar

a single white blood cell.

um único glóbulo branco.

It sticks, it wiggles its way through

Ele adere, ele vai se contorcendo pelo caminho

between the cell layers, through the pore,

entre as camadas de células, através do poro,

comes out on the other side of the membrane,

sai do outro lado da membrana,

and right there, it's going to engulf the bacteria

e ali, vai engolfar as bactérias

labeled in green.

marcadas em verde.

In that tiny chip, you just witnessed

Nesse chip minúsculo, vocês acabaram de testemunhar

one of the most fundamental responses

uma das respostas mais fundamentais

our body has to an infection.

que nosso corpo tem a uma infecção.

It's the way we respond to -- an immune response.

É a maneira como respondemos -- uma resposta imune.

It's pretty exciting.

É bem emocionante.

Now I want to share this picture with you,

Agora eu gostaria de compartilhar essa imagem com vocês,

not just because it's so beautiful,

não só porque é muito bonita,

but because it tells us an enormous amount of information

mas porque nos mostra uma enorme quantidade de informação

about what the cells are doing within the chips.

sobre o que as células estão a fazer dentro dos chips.

It tells us that these cells

Ela nos diz que essas células

from the small airways in our lungs,

das pequenas vias aéreas em nossos pulmões,

actually have these hairlike structures

na verdade, têm essas estruturas semelhantes a pêlos

that you would expect to see in the lung.

que você esperaria ver no pulmão.

These structures are called cilia,

Estas estruturas são chamados cílios,

and they actually move the mucus out of the lung.

e servem para colocar o muco para fora do pulmão.

Yeah. Mucus. Yuck.

É. Muco. Eca.

But mucus is actually very important.

Mas o muco é muito importante, na verdade.

Mucus traps particulates, viruses,

O muco prende partículas, vírus,

potential allergens,

alérgenos potenciais,

and these little cilia move

e esses pequenos cílios se movem

and clear the mucus out.

e colocam o muco para fora.

When they get damaged, say,

Quando eles se danificam, por exemplo,

by cigarette smoke for example,

por fumaça de cigarro, por exemplo,

they don't work properly, and they can't clear that mucus out.

eles não funcionam adequadamente, e não conseguem colocar o muco para fora.

And that can lead to diseases such as bronchitis.

E isso pode causar doenças tais como bronquite.

Cilia and the clearance of mucus

Os cílios e a limpeza do muco

are also involved in awful diseases like cystic fibrosis.

também estão envolvidos em doenças terríveis como a fibrose cística.

But now, with the functionality that we get in these chips,

Mas agora, com a funcionalidade que temos nesses chips,

we can begin to look

podemos começar a buscar

for potential new treatments.

novos tratamentos potenciais.

We didn't stop with the lung on a chip.

Não paramos com o pulmão no chip.

We have a gut on a chip.

Temos um intestino no chip.

You can see one right here.

Podem ver um aqui.

And we've put intestinal human cells

E colocamos células intestinais humanas

in a gut on a chip,

num intestino no chip,

and they're under constant peristaltic motion,

e elas estão sob constante movimento peristáltico,

this trickling flow through the cells,

este fluxo através das células,

and we can mimic many of the functions

e conseguimos imitar muitas das funções

that you actually would expect to see

que, de fato, se esperaria ver

in the human intestine.

no intestino humano.

Now we can begin to create models of diseases

Agora podemos começar a criar modelos de doenças

such as irritable bowel syndrome.

como a síndrome do intestino irritável.

This is a disease that affects

Essa é uma doença que afeta

a large number of individuals.

um grande número de indivíduos.

It's really debilitating,

É realmente debilitante,

and there aren't really many good treatments for it.

e não há muitos bons tratamentos para ela.

Now we have a whole pipeline

Agora temos toda uma cadeia

of different organ chips

de diferentes chips de órgãos

that we are currently working on in our labs.

em que estamos trabalhando no momento em nossos laboratórios.

Now, the true power of this technology, however,

Mas o verdadeiro poder desta tecnologia, no entanto,

really comes from the fact

vem mesmo do fato

that we can fluidically link them.

de que pode ligá-los com fluidos.

There's fluid flowing across these cells,

Há fluido escoando por essas células.

so we can begin to interconnect

Assim, podemos começar a interligar

multiple different chips together

vários chips diferentes

to form what we call a virtual human on a chip.

para formar o que chamamos de um ser humano virtual no chip.

Now we're really getting excited.

Agora estamos ficando realmente animados.

We're not going to ever recreate a whole human in these chips,

Não vamos nunca recriar um ser humano completo nestes chips,

but what our goal is is to be able to recreate

mas nosso objetivo é ser capaz de recriar

sufficient functionality

funcionalidades suficientes

so that we can make better predictions

para que possamos fazer melhores previsões

of what's going to happen in humans.

do que vai acontecer em seres humanos.

For example, now we can begin to explore

Por exemplo, agora podemos começar a explorar

what happens when we put a drug like an aerosol drug.

o que acontece quando aplicamos um medicamento como aerossol.

Those of you like me who have asthma, when you take your inhaler,

Aqueles como eu, que têm asma, quando pegam seu inalador,

we can explore how that drug comes into your lungs,

podemos explorar como o medicamento entra em seus pulmões,

how it enters the body,

como entra no corpo,

how it might affect, say, your heart.

como pode afetar, digamos, seu coração.

Does it change the beating of your heart?

Será que ele afeta seu batimento cardíaco?

Does it have a toxicity?

Será que é tóxico?

Does it get cleared by the liver?

Será que vai ser eliminado pelo fígado?

Is it metabolized in the liver?

Será que é metabolizado no fígado?

Is it excreted in your kidneys?

Será que é excretado nos rins?

We can begin to study the dynamic

Podemos começar a estudar a resposta

response of the body to a drug.

dinâmica do corpo a um medicamento.

This could really revolutionize

Isso poderia mesmo revolucionar

and be a game changer

e ser um divisor de águas,

for not only the pharmaceutical industry,

não só para a indústria farmacêutica,

but a whole host of different industries,

mas toda uma série de diferentes indústrias,

including the cosmetics industry.

incluindo a indústria de cosméticos.

We can potentially use the skin on a chip

Podemos utilizar potencialmente a pele no chip

that we're currently developing in the lab

que estamos desenvolvendo atualmente no laboratório

to test whether the ingredients in those products

para testar se os ingredientes em tais produtos

that you're using are actually safe to put on your skin

que vocês estão usando são mesmo seguros para colocar na pele,

without the need for animal testing.

sem a necessidade de testar em animais.

We could test the safety

Poderíamos testar a segurança

of chemicals that we are exposed to

de produtos químicos a que somos expostos

on a daily basis in our environment,

diariamente em nosso meio,

such as chemicals in regular household cleaners.

tais como produtos químicos para limpeza doméstica cotidiana.

We could also use the organs on chips

Também poderíamos usar os órgãos nos chips

for applications in bioterrorism

para aplicações em bioterrorismo

or radiation exposure.

ou exposição a radiação.

We could use them to learn more about

Poderíamos usá-los para aprender mais

diseases such as ebola

sobre doenças como o ebola,

or other deadly diseases such as SARS.

ou outras doenças mortais, como a SARS.

Organs on chips could also change

Órgãos em chips também poderiam mudar

the way we do clinical trials in the future.

a forma como fazemos ensaios clínicos no futuro.

Right now, the average participant

No momento, o participante comum

in a clinical trial is that: average.

em um ensaio clínico é assim: comum.

Tends to be middle aged, tends to be female.

Tende a ser de meia idade, tende a ser do sexo feminino.

You won't find many clinical trials

Não se encontra muitos ensaios clínicos

in which children are involved,

em que crianças estão envolvidas,

yet every day, we give children medications,

mas mesmo assim, sempre damos medicamentos às crianças,

and the only safety data we have on that drug

e a única informação de segurança que temos sobre esse medicamento

is one that we obtained from adults.

é aquela que conseguimos a partir de adultos.

Children are not adults.

Crianças não são adultos.

They may not respond in the same way adults do.

Elas podem não reagir da mesma forma que os adultos.

There are other things like genetic differences

Há outras coisas como diferenças genéticas

in populations

em populações,

that may lead to at-risk populations

que podem levar a... populações de risco

that are at risk of having an adverse drug reaction.

que correm o risco de ter uma reação adversa ao medicamento.

Now imagine if we could take cells from all those different populations,

Agora, imaginem se pudéssemos retirar células de todas essas diferentes populações,

put them on chips,

colocá-las em chips

and create populations on a chip.

e criar populações no chip.

This could really change the way

Isso poderia mesmo mudar a forma

we do clinical trials.

como fazemos ensaios clínicos.

And this is the team and the people that are doing this.

E esta é a equipe e as pessoas que estão fazendo isso.

We have engineers, we have cell biologists,

Temos engenheiros, temos biólogos celulares,

we have clinicians, all working together.

temos médicos, todos trabalhando juntos.

We're really seeing something quite incredible

Estamos vendo algo bastante incrível

at the Wyss Institute.

no Instituto Wyss.

It's really a convergence of disciplines,

É uma convergência de disciplinas,

where biology is influencing the way we design,

onde a biologia está influenciando a forma como projetamos,

the way we engineer, the way we build.

a forma como fazemos engenharia, a forma como construímos.

It's pretty exciting.

É bem emocionante.

We're establishing important industry collaborations

Estamos estabelecendo importantes colaborações industriais,

such as the one we have with a company

como a que temos com uma empresa

that has expertise in large-scale digital manufacturing.

que tem experiência em fabricação digital de grande escala.

They're going to help us make,

Eles vão nos ajudar a fazer,

instead of one of these,

em vez de um,

millions of these chips,

milhões desses chips,

so that we can get them into the hands

para que possamos levá-los às mãos

of as many researchers as possible.

do maior número de pesquisadores possível.

And this is key to the potential of that technology.

E isso é crucial para o potencial dessa tecnologia.

Now let me show you our instrument.

Agora, deixem-me lhes mostrar nosso instrumento.

This is an instrument that our engineers

Este é um instrumento de que nossos engenheiros

are actually prototyping right now in the lab,

estão criando um protótipo no laboratório,

and this instrument is going to give us

e este instrumento vai nos dar

the engineering controls that we're going to require

o controle de engenharia que será necessário

in order to link 10 or more organ chips together.

a fim de conectar 10 ou mais chips de órgãos.

It does something else that's very important.

E ainda faz outra coisa que é muito importante.

It creates an easy user interface.

Ele cria uma interface de usuário amigável.

So a cell biologist like me can come in,

Assim, um biólogo celular, como eu, pode entrar,

take a chip, put it in a cartridge

pegar um chip, colocá-lo em um cartucho,

like the prototype you see there,

como o protótipo que vocês veem ali,

put the cartridge into the machine

colocar o cartucho na máquina,

just like you would a C.D.,

assim como se faria com um CD,

and away you go.

e assim se vai longe.

Plug and play. Easy.

Plug-and-play. Fácil.

Now, let's imagine a little bit

Agora, imaginemos um pouco

what the future might look like

como poderia ser no futuro

if I could take your stem cells

se eu pudesse pegar suas células-tronco

and put them on a chip,

e colocá-las em um chip,

or your stem cells and put them on a chip.

ou suas células-tronco e colocá-las em um chip.

It would be a personalized chip just for you.

Seria um chip personalizado apenas para você.

Now all of us in here are individuals,

Bem, todos nós aqui somos indivíduos,

and those individual differences mean

e essas diferenças individuais significam

that we could react very differently

que poderíamos reagir de forma muito diferente

and sometimes in unpredictable ways to drugs.

e, às vezes, de forma imprevisível aos medicamentos.

I myself, a couple of years back, had a really bad headache,

Eu mesma, alguns anos atrás, tive uma dor de cabeça terrível,

just couldn't shake it, thought, "Well, I'll try something different."

não conseguia me livrar dela, e pensei: "Bem, vou tentar algo diferente."

I took some Advil. Fifteen minutes later,

Eu tomei Advil. Quinze minutos depois,

I was on my way to the emergency room

Eu estava a caminho da sala de emergência

with a full-blown asthma attack.

com um ataque de asma total.

Now, obviously it wasn't fatal,

Bem, obviamente não foi fatal,

but unfortunately, some of these

mas, infelizmente, algumas dessas

adverse drug reactions can be fatal.

reações adversas a medicamentos podem ser fatais.

So how do we prevent them?

Então, como podemos evitá-las?

Well, we could imagine one day

Bem, poderíamos imaginar um dia

having Geraldine on a chip,

ter a Geraldine em um chip,

having Danielle on a chip,

ter a Danielle em um chip,

having you on a chip.

ter você em um chip.

Personalized medicine. Thank you.

Medicina personalizada. Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)