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Engenharia Biomédica

Eficácia Comprovada

Equipamento usa retina de aves para testar fármacos com ação neurológica

Um equipamento automatizado que permite saber em sete horas se um remédio receitado para pacientes é falsificado ou não poderá, em pouco tempo, fazer parte da rotina de hospitais de qualquer parte do país. Chamado de plataforma de testes, ele avalia os efeitos das drogas neuroativas, aquelas com ação no sistema nervoso receitadas para pacientes com epilepsia ou enxaqueca. O aparelho é dotado de um sistema de videomicroscopia que permite monitorar com precisão a ação da droga num tecido orgânico – no caso, a retina do olho de uma ave – e informar o resultado do teste numa tela de computador. A retina de aves, principalmente de pintinhos de galinha, é um material de fácil manipulação e possível de ser encontrado em qualquer parte do país.

A plataforma automatizada também poderá ser bastante útil para a indústria farmacêutica, como exemplifica a coordenadora do projeto, a médica Vera Maura Fernandes de Lima. “Digamos que uma empresa fez engenharia reversa para a obtenção de um fármaco (na engenharia reversa, parte-se do produto final e, refazendo o processo de desenvolvimento de trás para a frente, tenta-se descobrir como ele foi feito). O farmacêutico pode ter feito tudo certinho e obter um produto quimicamente igual ao que ele pretendia copiar, mas sem o mesmo efeito. Isso porque, em biologia, conta também a disposição espacial das moléculas.” A comprovação da qualidade da droga pode ser verificada facilmente na plataforma de testes.

Vera Maura é pesquisadora da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), entidade que tem sob sua responsabilidade a eficácia e a segurança dos fármacos utilizados no Brasil. A médica desenvolve seu trabalho como pesquisadora visitante na Escola Politécnica (Poli) da Universidade de São Paulo (USP). Da equipe também fazem parte engenheiros da Poli e do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen). Foi nos estudos de um brasileiro que Vera Maura se inspirou há mais de dez anos para iniciar as pesquisas com videomicroscopia de retina que resultariam no equipamento que ela tem agora. “Desde o segundo ano de medicina, apaixonei-me pela neurofisiologia. E, em 1989, comecei a trabalhar com o modelo de retina que foi criado pelo professor Hiss Martins Ferreira, na década de 60”.

Para visualizar os resultados de seus estudos, Vera utiliza retina de pintinhos, material biológico que, na sua opinião, traz grandes vantagens em relação a outros tecidos neurais tradicionalmente utilizados no teste de fármacos, como hipocampo de rato, por exemplo. Além disso, “um técnico com alguma experiência prepara as retinas em apenas dez minutos”, garante a pesquisadora. A retina é a parte do olho responsável pela captação da imagem. Ela fica no fundo do globo ocular e transforma os estímulos visuais em sinais elétricos que são levados ao cérebro pelo nervo óptico.

Quando o tecido retinal é exposto a compostos neuroativos, algumas propriedades fisiológicas sofrem alteração. Uma das mudanças mais significativas – e facilmente monitoráveis – ocorre na evolução das ondas de depressão alastrante. Fenômeno descrito na década de 1940 por outro brasileiro, o cientista Aristides Leão, a depressão alastrante é uma brusca alteração nas ondas elétricas do cérebro que pode durar por vários minutos e está relacionada a alguns quadros neurológicos, como os sintomas da epilepsia e da enxaqueca clássica. Manifesta-se por surtos de excitação neuronal, ou seja, excesso de atividade elétrica, seguidos por depressão, ou inatividade, das ondas elétricas. Essas ondas de excitação extrema, seguidas de ondas de inatividade, propagam-se pelo córtex cerebral, que é a camada mais superficial do cérebro.

Fenômeno estimulado
A depressão alastrante é uma propriedade geral da matéria central do cérebro, da mesma maneira que a arritmia cardíaca é uma propriedade do coração”, compara Vera. A probabilidade desse estado aumenta com a densidade de terminais sinápticos, a parte das células nervosas que transmite as informações. O que a pesquisadora faz é estimular a ocorrência do fenômeno na retina in vitro sem a droga a ser analisada e, depois, com ela. A mudança do padrão de onda, ou seja, do sinal óptico, dá a medida da ação da droga sobre o tecido.

A época em que Vera Maura começou a trabalhar com sinal óptico, em 1991, foi também o momento de grande avanço da videomicroscopia. Com o auxílio dessa ferramenta, a pesquisadora conseguiu acompanhar com maior precisão as alterações do tecido retinal exposto a drogas neuroativas. Com esse objetivo, ela e sua equipe criaram o projeto de máquina que não dispensa a atuação de um operador humano. Segundo a pesquisadora, o treinamento para o uso da máquina não dura mais do que uma semana. O equipamento trabalha com quatro retinas. Primeiro, o operador tem de colocar as retinas numa solução composta de glicose e sais minerais. Propositadamente, as concentrações dessas substâncias são mais elevadas do que no estado normal, para manter o tecido em um nível próximo da instabilidade.

Nessa condição, um ligeiro toque mecânico sobre a retina é suficiente para desencadear as ondas. Na máquina desenvolvida pela equipe coordenada por Vera Maura, esse toque é automatizado. “Outros estímulos poderiam ser usados, como a adição de potássio ou um simples flash de luz”, diz ela. A partir desse estímulo, começa o que Vera chama de “tempestade eletroquímica”. Enquanto ela acontece, o computador mede a intensidade e a velocidade de propagação do sinal óptico, ou seja, da onda que, agora, passa a ser considerada como onda controle. Após cerca de 20 minutos, gera-se mais uma onda controle.

Sinal óptico
Todos os dados da reação são filmados por uma câmera de vídeo e armazenados na unidade microprocessadora. Depois de mais um período de descanso, necessário para a retina se restabelecer, o operador introduz a solução teste. Se é um medicamento que diminui a excitabilidade do cérebro – como os remédios para epilepsia, por exemplo -, é de esperar que ele diminua a velocidade de propagação e intensidade do sinal óptico. “A onda fica menos visível e menor, dois parâmetros fáceis de quantificar”, explica a pesquisadora. Mas o operador nem precisa se preocupar em fazer essa avaliação. É o computador que vai comparar o resultado com um banco de dados obtido a partir de testes com vários tipos de drogas comprovadamente eficazes. Uma vez com o registro do padrão de eficácia, será possível ver se a solução teste comporta-se igual, pior ou melhor que o padrão. “O banco de dados tem de ser permanentemente atualizado. A Anvisa vai ter parte da patente e controlar esse arquivo”, afirma Vera.

Mas não é só a aplicação prática do equipamento que entusiasma a pesquisadora. Simular lesões no tecido e acompanhar seu comportamento é, para a cientista interessada em modelos de auto-organização do cérebro, uma das maiores aplicações do equipamento. Por que um paciente com derrame pode ficar com seqüelas e outro não? Por que duas lesões iguais induzem a respostas diferentes? “Essa é a pergunta que eu gosto de fazer”, diz Vera, capaz de passar horas “brincando” com as evoluções em espiral dos sinais ópticos e com os gráficos que dão forma aos eventos caóticos do cérebro.

A próxima etapa da pesquisa é a realização de experimentos em ambiente de microgravidade. “Se o cérebro é um meio excitável, ele deve ser influenciado por campos eletromagnéticos e gravidade”, deduz Vera. Para estudar efeitos de gravidade, já foram realizados experimentos em centrífuga, no laboratório, e em vôo parabólico, no qual uma aeronave sobe rapidamente num ângulo de 45 graus e então desliga suas turbinas, fazendo com que a proa aponte para o solo para completar a parábola. Assim, durante 10 a 20 segundos, o avião entra em queda livre, situação na qual tudo o que se encontra dentro dele fica quase livre do efeito da gravidade, ou seja, entra num ambiente de microgravidade. Os resultados obtidos serão, agora, confrontados com os experimentos embarcados em foguetes de sondagem, que permitem criar condições de microgravidade por vários minutos.

Gel em vôo
Em abril, o foguete brasileiro VS-30, desenvolvido pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), do Centro Técnico Aeroespacial do Ministério da Aeronáutica, em São José dos Campos, levantará vôo da base de Alcântara, no Maranhão, carregando duas placas de Petri (pequenos recipientes de vidro ou de plástico) com um gel que reage de forma muito similar à retina. “Queremos avaliar as semelhanças e diferenças entre as estruturas dinâmicas na retina e no gel”, explica Vera. Enquanto isso, uma plataforma para oito retinas estará sendo preparada na Alemanha, para decolar da Suécia, em 2003. Esses experimentos fazem parte de um acordo de colaboração em microgravidade em biologia entre a USP e a Universidade de Hohenheim. O professor José Roberto Castilho Piqueira, da Poli, e o professor Wolfgang Hanke, diretor da Divisão de Fisiologia de Membrana da universidade alemã, coordenam esse estudo.

O desenvolvimento de um protótipo portátil o bastante para embarcar em um foguete resultará num produto que poderá ser interessante sobretudo para os hospitais distantes dos grandes centros urbanos. “Basta que o local tenha o mínimo de infra-estrutura, como água de boa qualidade e uma tomada para ligar”, diz Vera. E uma produção em escala poderia baratear o custo da plataforma, que está estimado em US$ 180 mil nessa fase de desenvolvimento do projeto. Embora ainda não exista contato com empresas interessadas em produzir a plataforma de testes, o importante, nesse momento, é que da pesquisa básica em neurologia à aplicação, esse é um trabalho nascido e fundamentado no Brasil.

Nas ondas do cérebro
“Depressão alastrante de Leão” é um termo bastante conhecido pelos estudiosos da neurofisiologia. Trata-se de uma onda de excitação que se alastra pelo córtex cerebral, seguida de uma depressão, um “silenciamento” das ondas elétricas. O fenômeno recebeu o nome do primeiro cientista a descrevê-lo em 1944, o brasileiro Aristides Azevedo Pacheco Leão, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e também presidente da Academia Brasileira de Ciências, entre 1967 e 1981.

Ao estudar as ondas elétricas no cérebro de um coelho, um toque acidental sobre o córtex exposto provocou o curioso fenômeno. Atualmente, sabe-se que a chamada “aura” da enxaqueca clássica, manifestações visuais que precedem a dor de cabeça, tem correlação com a depressão alastrante. Hoje, um dos maiores especialistas em depressão alastrante é o professor Hiss Martins Ferreira, professor da UFRJ que trabalhou com Leão e, mais tarde, com Gustavo Oliveira e Castro, também professor do Instituto de Biofísica da mesma universidade. Na década de 60, Castro desenvolveu a preparação de retina e demonstrou que a onda que se forma no tecido retinal é semelhante à onda formada no córtex.

O projeto
Auto-Organização, Espaço Temporal (Estruturas Dissipativas em Sistemas Complexos Longe do Equilíbrio) (nº 94/03509-9); Modalidade Linha regular de auxílio à pesquisa; Coordenador Vera Maura Fernandes de Lima – Anvisa e Poli/USP; Investimento R$ 11.170,90 e US$ 87.566,90

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