Notícia

Dispositivo portátil produz biofármacos sob demanda

Divulgação, MIT

Fonte

MIT

Data

terça-feira, 2 agosto 2016 19:30

Áreas

Biotecnologia. Biomanufatura. Bioquímica. Farmácia. Farmacologia. Inovação Tecnológica.

Para médicos em áreas remotas, ou em locais onde a disponibilidade de remédios é pequena ou não existe, obter acesso rápido aos medicamentos necessários para o tratamento de pacientes pode ser um desafio.

Drogas biofarmacêuticas, que são utilizadas em uma grande variedade de terapias, incluindo vacinas e tratamentos para a diabetes e o câncer, são tipicamente produzidas em grandes instalações da indústria farmacêutica. Isto significa que a droga tem que ser transportada até o local de tratamento, o que pode ter alto custo, pode ser demorado e difícil de executar, em áreas com logística limitada.

Um sistema portátil, projetado para a produção de uma gama de produtos biofarmacêuticos sob demanda, foi desenvolvido por pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT), com o financiamento da Agência de Defesa americana DARPA.

Em um artigo publicado na revista Nature Communications, os pesquisadores demonstraram que o sistema pode ser utilizado para produzir uma única dose de tratamento em um dispositivo compacto, contendo apenas uma pequena gota de células em um líquido.

Desta maneira, o sistema pode, em última análise, ser utilizado em um campo de guerra, por exemplo, e usado para produzir um tratamento ali onde ele é necessário. Também poderia ser usado para a fabricação de uma vacina para prevenir um surto de doença em uma vila remota, de acordo com o autor sênior Dr. Tim Lu, professor associado de engenharia biológica e engenharia elétrica e ciência da computação, e chefe do Grupo de Biologia Sintética no Laboratório de Eletrônica do MIT.

“Imagine que você esteja em Marte ou em um deserto, sem acesso a remédios, você pode programar o dispositivo para produzir medicamentos sob demanda localmente”, diz o professor Tim Lu.

 

 

O principal componente do microbiorreator é um chip de plástico com circuitos microfluídicos (verde), sensores ópticos (círculos vermelho e azuil) para monitoramento de oxigênio e acidez, e um filtro para reter as células, enquanto a proteína terapêutica é extraído (círculo branco). Fonte: Divulgação, MIT.

 

O sistema baseia-se numa estirpe de levedura programável de Pichia pastoris, que pode ser induzida a expressar uma das duas proteínas terapêuticas quando exposta a um gatilho químico particular. Os pesquisadores escolheram P. pastoris porque pode crescer até densidades muito elevadas com fontes de carbono simples e de baixo custo, e é capaz de formar grandes quantidades de proteína.

“Alteramos o fermento para que ele pudesse ser geneticamente modificado de modo mais fácil, podendo incluir mais de uma terapêutica em seu repertório”, diz o pesquisador.

Quando os pesquisadores expuseram a levedura modificada ao estrogênio β-estradiol, as células expressaram o hormônio de crescimento humano recombinante (rhGH). Em contraste, quando expuseram as células ao metanol, a levedura expressou a proteína interferon.

As células são mantidas dentro de um microbiorreator em escala milimétrica, contendo um chip microfluídico, que foi originalmente desenvolvido por Rajeev Ram, professor de engenharia elétrica no MIT e sua equipe, e  em seguida, comercializado através de uma empresa spin-off.

Um líquido contendo o gatilho químico desejado é introduzido no reator, para se misturar com as células. No interior do (bio)reator, a mistura de células e química está rodeada em três lados por policarbonato; e no quarto lado Há uma membrana de borracha de silicone flexível e permeável ao gás. Ao pressurizar o gás acima desta membrana, os pesquisadores são capazes de garantir que seu conteúdo seja totalmente misturado.

“Isso garante que a quantidade de um mililitro (de líquido) seja homogênea, e isso é importante porque a difusão nessas pequenas escalas, onde não há nenhuma turbulência, leva um tempo surpreendentemente longo”, diz outro autor do artigo científico.

Como a membrana é permeável ao gás, ela permite que o oxigênio flua através das células, enquanto qualquer dióxido de carbono produzido é facilmente extraído.

O dispositivo monitora continuamente as condições dentro do chip microfluídico, incluindo os níveis de oxigênio, temperatura e pH, para garantir o ambiente ideal para o crescimento celular. Ele também monitora a densidade celular.

Os pesquisadores demonstraram uma maneira muito lógica e prática para a produção de medicamentos biológicos, de acordo com Luke P. Lee, professor de bioengenharia na Universidade da Califórnia em Berkeley, que não estava envolvido na pesquisa. Sua técnica de produção inteligente utiliza um dos sistemas microfluídicos melhor integrados, diz o professor Lee. “É uma solução pragmática para biomanufatura e a plataforma flexível e portátil da equipe mostra uma forma autêntica de produzir terapias personalizadas“, diz ele.

Os pesquisadores estão agora investigando a utilização do sistema em tratamentos combinatórios, na qual múltiplos agentes terapêuticos, tais como anticorpos, são utilizados em conjunto.

Combinar várias terapêuticas desta forma pode ser caro se cada uma requerer a sua própria linha de produção, diz o professor Tim Lu.

“Mas se você pudesse projetar uma única estirpe, ou talvez mesmo um conjunto de cepas que crescem juntos, para a produção de combinações de produtos biológicos ou anticorpos, esta poderia ser uma maneira muito interessante de produzir esses medicamentos a um custo razoável”, diz ele.

Fonte: Helen Knight, MIT News Office. Imagem: Divulgação, MIT.

 

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