A visão de Omid Farokhzad do futuro da medicina parece muito com ficção científica. Ele vê o medicamento em escala reduzida, com pequenas nanopartículas desempenhando um grande papel, entrega de doses de drogas medidas em moléculas diretamente para tumores cancerígenos.

Ele vê partículas "teranósticas" que não só fornecem nanoterapia, mas também enviar de volta imagens de diagnóstico de células tumorais em mudança. Ele vê nanopartículas "inteligentes" que liberam pequenas doses de drogas, como a insulina, em resposta às condições corporais, como alterar os níveis de açúcar no sangue.

Farokhzad vê vacinas baseadas em nanopartículas que podem tirar a alegria de fumar e reverter as alergias, e o desenvolvimento de nanopartículas terapêuticas que podem ser tomadas por via oral em vez de injetadas, abrindo novas classes de medicamentos, como estatinas redutoras de colesterol, à terapia com nanopartículas.

Um professor associado de anestesia na Harvard Medical School (HMS) e no Brigham and Women's Hospital (BWH), afiliado a Harvard, Farokhzad vê essas coisas porque está ajudando a torná-las realidade. Dos sete candidatos a medicamentos baseados em nanopartículas direcionados atualmente em testes em humanos, dois são baseados em tecnologias desenvolvidas em parte em seu laboratório.

"Acho que os remédios que meus próprios filhos verão nos próximos 30 a 40 anos serão muito diferentes dos que praticamos hoje, "disse Farokhzad, o diretor do Laboratório de Nanomedicina e Biomateriais de Brigham. "As terapias direcionadas serão a base do tratamento para quase todas as doenças."

Nanopartículas são cápsulas em escala molecular que podem entregar pequenas cargas úteis, como drogas anticâncer, no corpo. Um método comum usa moléculas de gordura para criar as partículas, que liberam as drogas dentro quando a gordura se decompõe. Farokhzad, com base no trabalho do cientista Robert Langer no Massachusetts Institute of Technology, desenvolveu nanopartículas de liberação controlada feitas de polímeros em vez de gordura. Eles resistem melhor ao colapso e, portanto, liberam os medicamentos por períodos mais longos.

Se a doença não te matar ...

Usar uma nanopartícula de liberação controlada na terapia tem várias vantagens em relação à entrega de drogas convencionais, Farokhzad disse. Partículas com moléculas que se ligam ao exterior das células cancerosas podem ter como alvo uma célula tumoral e liberar medicamentos diretamente na malignidade. Além disso, a sobrevivência estendida das partículas na corrente sanguínea estende a exposição das células tumorais à droga anticâncer, administrar uma dose cumulativa maior para o tumor, ao mesmo tempo que diminui a toxicidade para o resto do corpo.

Na quimioterapia tradicional, por exemplo, médicos injetam produtos químicos no corpo inteiro de um paciente em um esforço para matar as células tumorais. Quase toda a droga, no entanto - mais de 99 por cento, Farokhzad disse - não percebe o tumor completamente. Em vez de, os produtos químicos altamente tóxicos atingem outros órgãos e tecidos, forçando os médicos a agirem de maneira ambiciosa, equilibrando a eficácia e a toxicidade de matar o tumor, o que pode levar a uma série de efeitos colaterais, e até matar o paciente.

Além disso, Farokhzad disse, a infusão de quimio tradicional resulta em um pulso de curta duração durante o qual o tumor detecta a maior parte da droga. As concentrações normalmente caem rapidamente à medida que o corpo elimina a substância química.

Na terapia de liberação controlada, a concentração de nanopartículas também é mais alta no sangue imediatamente após a infusão, mas porque a droga é liberada das partículas mais lentamente, seu pico de concentração - e sua maior toxicidade - é menor, embotamento de efeitos colaterais indesejados.

No local do tumor, o oposto acontece. A capacidade das nanopartículas de se prender às células tumorais fornece entre cinco e dez vezes a dose da quimioterapia tradicional a qualquer momento. E porque as partículas circulam no sangue por mais tempo, a exposição do tumor também é mais longa.

"Um tumor vê uma concentração de droga materialmente aumentada em comparação com a droga administrada na forma convencional e o resto do corpo vê aproximadamente o mesmo nível da droga, "Farokhzad disse." [Mas] está sendo entregue com muito mais suavidade ao longo do tempo. "

Duas terapias potenciais baseadas no trabalho no laboratório de Farokhzad estão em testes em humanos. O primeiro, BIND-014, usa nanoterapia direcionada para tumores de pulmão e próstata. O candidato a medicamento passou recentemente nos testes de fase 1, que se concentram na segurança de um medicamento, e entrou na fase 2 de testes, que medem a eficácia da terapia. Farokhzad disse que o alvo molecular na célula do câncer de próstata também é encontrado nas células dos vasos sanguíneos do tumor, dando à terapia aplicações potencialmente mais amplas no combate ao câncer.

A segunda terapia, que está em testes de fase 1, é uma vacina de nanopartículas de nicotina, destina-se a ajudar os fumantes a parar de fumar e prevenir recaídas para aqueles que o fizeram. A vacina atua sensibilizando o sistema imunológico à nicotina, uma pequena molécula que normalmente escapa do sistema imunológico em seu caminho para os centros de prazer do cérebro. A vacina torna a nicotina visível para o sistema imunológico, limpando-o do corpo e removendo a sensação de prazer que causa.

Os testes estão sendo conduzidos por duas das três empresas que Farokhzad fundou desde 2007. A primeira, Bind Therapeutics, foi estabelecido para desenvolver a promessa inicial de nanopartículas direcionadas para o tratamento do câncer. O segundo, Selecta Biosciences, foi fundada de forma semelhante para buscar o desenvolvimento de vacinas baseadas em nanopartículas. A terceira empresa, Blend Therapeutics, está desenvolvendo moléculas de drogas que são otimizadas desde o início para trabalhar com nanopartículas para combater doenças infecciosas, inflamação, dor, e câncer.

Passando no teste de "quem se importa"

Farokhzad, que recebeu seu M.D. da Boston University, foi atraído para a pesquisa de nanopartículas durante sua residência no BWH. Além de suas funções clínicas, ele estava conduzindo pesquisas sobre os fatores de transcrição que regulam a expressão de genes envolvidos na diferenciação mieloide, mas ele estava procurando um projeto que tivesse um potencial de curto prazo para melhorar a vida dos pacientes que ele atendia na clínica todos os dias.

"Eu estava apenas recuando ... e olhando para o quadro geral. Se eu fizesse tudo bem e entendesse a regulação transcricional desses genes, cujas vidas isso mudaria? No fim do dia, passa no teste de 'quem se importa'? ", disse Farokhzad." Eu queria coisas que tivessem uma aplicação humana, uma inovação de bancada que poderia ir para o lado da cama. "

Farokhzad ouviu sobre Langer, que dirige o maior laboratório de engenharia biomédica do mundo e conduziu um trabalho pioneiro em engenharia de tecidos e sistemas de entrega de medicamentos, incluindo nanopartículas de longa duração. Ele contatou Langer, que concordou em contratá-lo como pós-doutorado.

Farokhzad explorou a criação de nanopartículas com ácidos nucleicos em sua superfície que se ligam a locais específicos nas células cancerosas, como uma chave que se encaixa na fechadura, como ele descreveu. Em 2004, ele demonstrou que a técnica funcionava em células em uma placa de laboratório e, um ano depois, fez uma palestra em uma conferência internacional sobre câncer em Paris, descrevendo experimentos que mostravam que a técnica funcionava em animais.

"Eu pensei que se houvesse uma maneira de controlar espacialmente quais tecidos viram mais da droga, seria uma mudança de paradigma, "Farokhzad disse.

A resposta foi imediata. Os organizadores da conferência escolheram seu trabalho para estar entre as poucas descobertas que promoveram na conferência, e a atenção da mídia atraiu capitalistas de risco que buscavam financiar a próxima grande descoberta.

Farokhzad, que havia deixado o laboratório de Langer em 2004 para iniciar seu próprio laboratório no Brigham, virou-se para Langer, que ele sabia que havia fundado várias empresas. Juntos, os dois co-fundaram a Bind Therapeutics.

"Ele levou isso totalmente a um novo nível, "Langer disse sobre o desenvolvimento de pesquisas anteriores de nanopartículas por Farokhzad." Omid é apaixonado por fazer descobertas de novos produtos que podem ajudar a vida das pessoas. "

Farokhzad não só tirou do laboratório de Langer um interesse em nanopartículas, ele também adotou a visão de Langer de que a indústria privada é um parceiro essencial para trazer descobertas para o paciente.

“Minha filosofia tem sido:'Como você leva essas coisas ao público?' Nosso laboratório tem um tamanho muito bom e se sai muito bem em bolsas, mas você só pode ir tão longe no que espera que os alunos façam, "Langer disse." Essas empresas fornecem um veículo excelente para trazer essas idéias do laboratório para a clínica. "

Ferramentas para entregar medicamentos necessários

Hoje, O laboratório de Farokhzad ocupa um andar inteiro e parte de outro no Edifício de Pesquisa Médica de Brigham, na Área Médica de Longwood, em Boston. Seus 30 investigadores, incluindo companheiros e alunos, explorar maneiras de fazer nanopartículas com novas propriedades que podem torná-los úteis na terapia. Um de seus companheiros de longa data, Jinjun Shi, foi nomeado professor assistente de anestesia e está subindo as escadas para abrir seu próprio laboratório.

Nanopartículas, Farokhzad disse, pode ser projetado para fazer mais do que apenas visar células específicas. Eles podem ser usados ​​de forma flexível para responder a qualquer número de desafios terapêuticos, eliminando a necessidade de encontrar compostos que por si só sejam terapias eficazes e sistemas de distribuição eficazes dentro do corpo.

Um impulso recente foi desenvolver uma nanopartícula sem o uso de solventes orgânicos porque os solventes reagem com alguns tipos de drogas terapêuticas, quebrando-os antes que eles possam entrar na corrente sanguínea. Outro esforço, em colaboração com Langer e Richard Blumberg, um professor de medicina no HMS e no Brigham, foi desenvolver uma partícula que pode ser tomada por via oral. O processo imita o processo natural pelo qual os bebês ganham os anticorpos que lhes dão proteção inicial ao entrar no mundo. Os bebês absorvem os anticorpos do leite materno da mãe, e os anticorpos atravessam a barreira intestinal / sanguínea para lhes dar proteção imunológica. Quando as nanopartículas são anexadas aos anticorpos, eles podem pegar uma carona na corrente sanguínea através de uma barreira que eles não poderiam cruzar sozinhos.

"Se a administração oral de produtos biológicos é tão difícil, por que os bebês fazem isso com tanta eficácia? ", perguntou Farokhzad.

Esta história foi publicada como cortesia da Harvard Gazette, Jornal oficial da Universidade de Harvard. Para notícias adicionais da universidade, visite Harvard.edu.