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Uma pílula do tamanho de um mirtilo que pode ser ingerida possibilita o monitoramento por médicos dos sinais de doença inflamatória intestinal (DII), ajudando a detectá-la mais cedo e a estimar sua progressão em tempo real.
Quase 70.000 pessoas por ano nos EUA são diagnosticadas com DII, uma classe de condições que inclui doença de Crohn e retocolite ulcerativa. Os sintomas desta doença autoimune incluem fadiga, dor de estômago, sangramento retal e diarreia. Se não for tratada, pode levar ao câncer de cólon. Como seus sintomas são compartilhados por outras doenças e podem aumentar e diminuir, a DII é frequentemente diagnosticada tardiamente, dificultando o tratamento.
“O intestino é como uma caixa preta, muito difícil de acessar”, diz Maria Inda, bióloga sintética do MIT e colíder da equipe que criou a pílula. “Atualmente, a única maneira que temos é a colonoscopia. É um exame invasivo, não pode ser repetido em intervalos curtos e desequilibra o microbioma intestinal.” Outros exames dependem de proxies da função intestinal, como a saúde das fezes, por isso não dão uma imagem em tempo real.
Inda e seus colegas criaram uma pílula contendo bactérias E. coli geneticamente modificadas para detectar óxido nítrico, peróxido de hidrogênio e outras moléculas que são produzidas em excesso no intestino de pessoas com DII. Um cluster genético foi adicionado às bactérias que faz com que elas emitam luz quando são expostas a essas moléculas inflamatórias. A pílula também contém fotodiodos, que podem detectar essa luz, e um chip de rádio para transmitir o sinal para fora do corpo. A equipe relatou suas descobertas iniciais na Nature no início deste ano.
O maior desafio da equipe foi encontrar uma maneira de encaixar todo esse equipamento em um objeto pequeno o suficiente para ser engolido e que não danificaria o estômago. “O objetivo era um dispositivo funcional com sinal suficiente, mas também pequeno o suficiente para ser seguro para humanos”, diz Miguel Jimenez, químico do MIT que foi parceiro de Inda no desenvolvimento desse dispositivo. “Obviamente, o ideal seria o tamanho microscópico, mas há limites físicos para o tamanho da bateria e dos diodos.”
A equipe conseguiu a miniaturização trabalhando o número mínimo de bactérias necessárias para emitir um sinal útil e tornando a eletrônica necessária para detectar, processar e transmitir esse sinal o menos potente possível. O passo seguinte foi integrar os sensores bacterianos com a eletrônica e encaixar toda a configuração dentro de um pequeno pacote. Essa tarefa foi dificultada pelo fato de que as bactérias deveriam ser mantidas em ambiente úmido e os eletrônicos precisavam ser mantidos secos, o que eles conseguiram colocando-os em ambos os lados de uma película adesiva cortada a laser que era transparente à luz visível. Todo o sistema foi então embalado em um invólucro impresso em 3D, criando uma pílula bioeletrônica com um volume de menos de 1,4 centímetros cúbicos.
Para testar a eficácia da pílula, os pesquisadores anestesiaram porcos, inseriram cirurgicamente o dispositivo em seus intestinos e, em seguida, os fecharam. (“Você não pode treiná-los para engolir. Se você fosse apenas os alimentar com o dispositivo, eles o mastigariam”, diz Jimenez.) A equipe descobriu que o dispositivo era capaz de captar biomarcadores de DII e enviar um sinal para fora do organismo. Inda acrescenta que a pílula ainda precisa ser validada em humanos para demonstrar que os sensores são capazes de detectar os biomarcadores nas concentrações que seriam indicativas de doença.
Alessio Fasano, gastroenterologista do Massachusetts General Hospital, em Boston, diz que a pílula bioeletrônica é “futurista”. Sua equipe está desenvolvendo uma “pílula-cam”, uma cápsula de vídeo que pode ser engolida para tirar fotos ao longo do intestino e monitorar áreas visíveis de inflamação.
Ele diz que um método não invasivo para monitorar as alterações na inflamação o mais cedo possível seria extremamente útil: detectar as crises inflamatórias frequentes dos pacientes antes do início dos sintomas pode permitir uma intervenção mais precoce.
“Esta é uma contribuição muito inovadora em uma área de grande necessidade clínica”, afirma.
MIT Technology Review
