I'd like to show you a video of some of the models I work with. They're all the perfect size, and they don't have an ounce of fat. Did I mention they're gorgeous? And they're scientific models? (Laughs)
Eu gostaria de mostrar para vocês um vídeo de alguns dos modelos que eu trabalho. Todos eles têm o tamanho perfeito e não têm uma onça (medida de peso do sistema americano) de gordura. Eu disse que eles são deslumbrantes? E que são modelos científicos? (Risadas)
As you might have guessed, I'm a tissue engineer, and this is a video of some of the beating heart that I've engineered in the lab. And one day we hope that these tissues can serve as replacement parts for the human body. But what I'm going to tell you about today is how these tissues make awesome models.
Como vocês devem ter imaginado, eu sou uma engenheira de tecidos, e esse é um vídeo de um dos corações batendo que eu projetei no laboratório. E um dia eu espero que esses tecidos possam servir como peças de reposição para o corpo humano. Mas o que eu irei dizer a vocês hoje é como esses tecidos fazem modelos incríveis.
Well, let's think about the drug screening process for a moment. You go from drug formulation, lab testing, animal testing, and then clinical trials, which you might call human testing, before the drugs get to market. It costs a lot of money, a lot of time, and sometimes, even when a drug hits the market, it acts in an unpredictable way and actually hurts people. And the later it fails, the worse the consequences.
Bem, vamos pensar um momento sobre o processo de seleção de remédios. Você vai da formulação da droga, testes em laboratório, testes em animais, e depois ensaios clínicos, que você pode chamar de testes em humanos antes dos remédios chegarem ao mercado. Custa muito dinheiro, muito tempo, e, algumas vezes, mesmo quando o remédio chega ao mercado, ele atua de uma maneira imprevisível e, na verdade, machuca as pessoas. E quando mais tarde ele falhar, piores são as consequências.
It all boils down to two issues. One, humans are not rats, and two, despite our incredible similarities to one another, actually those tiny differences between you and I have huge impacts with how we metabolize drugs and how those drugs affect us.
Tudo se resume em duas questões. Primeiro, humanos não são ratos, e dois, apesar das nossas incríveis semelhanças uns com os outros, na verdade essas pequenas diferenças entre você e eu têm enormes impactos em como nós metabolizamos os remédios e como esses remédios nos afetam.
So what if we had better models in the lab that could not only mimic us better than rats but also reflect our diversity? Let's see how we can do it with tissue engineering.
Então, se nós tivessemos modelos melhores no laboratório isso não somente poderia imitar-nos melhor do que ratos mas também refletir nossa diversidade? Vamos ver como nós podemos fazer isso com a engenharia de tecidos.
One of the key technologies that's really important is what's called induced pluripotent stem cells. They were developed in Japan pretty recently. Okay, induced pluripotent stem cells. They're a lot like embryonic stem cells except without the controversy. We induce cells, okay, say, skin cells, by adding a few genes to them, culturing them, and then harvesting them. So they're skin cells that can be tricked, kind of like cellular amnesia, into an embryonic state. So without the controversy, that's cool thing number one. Cool thing number two, you can grow any type of tissue out of them: brain, heart, liver, you get the picture, but out of your cells. So we can make a model of your heart, your brain on a chip.
Umas das tecnologias-chave que é realmente importante é o que é chamado células-tronco pluripotentes induzidas. Elas foram recentemente desenvolvidas no Japão. Ok, células-tronco pluripotentes induzidas. Elas são muito parecidas com células-tronco embrionárias exceto sem a controvérsia. Nós induzimos células, ok, digamos, células da pele adicionando alguns genes à elas, cultivando-as, e depois as colhendo. Portanto elas são células da pele que podem ser enganadas, parecido com amnésia celular, em um estado embrionário. Então sem a controvérsia, essa é a coisa legal número um. A segunda coisa legal, você pode fazer crescer qualquer tipo de tecido através delas: cérebro, coração, fígado, imaginem, mas de suas células. Então nós podemos fazer um modelo do seu coração, de seu cérebro em um chip.
Generating tissues of predictable density and behavior is the second piece, and will be really key towards getting these models to be adopted for drug discovery. And this is a schematic of a bioreactor we're developing in our lab to help engineer tissues in a more modular, scalable way. Going forward, imagine a massively parallel version of this with thousands of pieces of human tissue. It would be like having a clinical trial on a chip.
Gerar tecidos de densidade e comportamento previsíveis é a segundo fatia, e será realmente a chave no sentido de fazer esses modelos serem adotados para a descoberta de medicamentos. E esse é o esquema do bioreator que estamos desenvolvendo em nosso laboratório para ajudar engenheiros de tecidos de um modo mais modular, escalonável. Indo além, imaginem uma versão paralela em massa disso com milhares de peças de tecidos humanos. Seria como ter um ensaio clínico em um chip.
But another thing about these induced pluripotent stem cells is that if we take some skin cells, let's say, from people with a genetic disease and we engineer tissues out of them, we can actually use tissue-engineering techniques to generate models of those diseases in the lab. Here's an example from Kevin Eggan's lab at Harvard. He generated neurons from these induced pluripotent stem cells from patients who have Lou Gehrig's Disease, and he differentiated them into neurons, and what's amazing is that these neurons also show symptoms of the disease. So with disease models like these, we can fight back faster than ever before and understand the disease better than ever before, and maybe discover drugs even faster. This is another example of patient-specific stem cells that were engineered from someone with retinitis pigmentosa. This is a degeneration of the retina. It's a disease that runs in my family, and we really hope that cells like these will help us find a cure.
Mas outra coisa sobre estas células-tronco pluripotentes induzidas é que se pegarmos algumas células da pele, digamos, de pessoas com doenças genéticas e construirmos tecidos delas, nós podemos, na verdade, usar técnicas da engenharia de tecidos para gerar modelos dessas doenças no laboratório. Aqui está um exemplo do laboratório Kevin Eggan em Harvard. Ele gerou neurônios a partir dessas células-tronco pluripotentes induzidas de pacientes que têm a doença de Lou Gehrig, e ele as diferenciou em neurônios, e o que é incrível é que esses neurônios também apresentam sintomas da doença. Então, com modelos de doenças como esses, nós podemos lutar contra mais rápido do que nunca e compreender melhor a doença mais do que nunca antes, e talvez descobrir remédios mais rápido ainda. Este é um outro exemplo de células-tronco específicas de um paciente que foi construída de alguém com retinite pigmentar. Isso é uma degeneração da retina. É uma doença que corre na minha família e nós realmente confiamos que células como essas nos ajudarão a encontrar a cura.
So some people think that these models sound well and good, but ask, "Well, are these really as good as the rat?" The rat is an entire organism, after all, with interacting networks of organs. A drug for the heart can get metabolized in the liver, and some of the byproducts may be stored in the fat. Don't you miss all that with these tissue-engineered models? Well, this is another trend in the field. By combining tissue engineering techniques with microfluidics, the field is actually evolving towards just that, a model of the entire ecosystem of the body, complete with multiple organ systems to be able to test how a drug you might take for your blood pressure might affect your liver or an antidepressant might affect your heart. These systems are really hard to build, but we're just starting to be able to get there, and so, watch out.
Algumas pessoas pensam que esses modelos soam muito bons, mas perguntam, "Bem, eles são mesmo tão bom quanto o rato?" Apesar de tudo, rato é um organismo completo com redes de órgãos interagindo. Um medicamento para o coração pode ser metabolizado no fígado, e alguns dos produtos secundário podem ser armazenados na gordura. Você não sente falta de tudo isso com esses modelos de tecidos? Bem, essa é uma outra tendência no campo. Combinando técnicas de engenharia de tecidos com microfluídicos, o campo está realmente evoluindo para isso, um modelo de todo o ecossistema do corpo, completo com múltiplos sistemas de órgãos para testar como um remédio que você pode tomar para a pressão sanguínea pode afetar seu fígado, ou como um anti-depressivo pode afetar seu coração. Esses sistemas são realmente difícies de construir, mas nós estamos começando a ser capazes de chegar lá, e, acompanhem.
But that's not even all of it, because once a drug is approved, tissue engineering techniques can actually help us develop more personalized treatments. This is an example that you might care about someday, and I hope you never do, because imagine if you ever get that call that gives you that bad news that you might have cancer. Wouldn't you rather test to see if those cancer drugs you're going to take are going to work on your cancer? This is an example from Karen Burg's lab, where they're using inkjet technologies to print breast cancer cells and study its progressions and treatments. And some of our colleagues at Tufts are mixing models like these with tissue-engineered bone to see how cancer might spread from one part of the body to the next, and you can imagine those kinds of multi-tissue chips to be the next generation of these kinds of studies.
Mas isso não é tudo, porque uma vez que um medicamento é aprovado, as técnicas de engenharia de tecidos podem, na verdade, nos ajudar a desenvolver tratamentos mais personalizados. Esse é um exemplo que você pode se importar um dia, e eu espero que você nunca se importe, pois imagine se você receber aquela ligação que lhe dá a má notícia de que você pode ter câncer. Você não iria preferir testar para ver se aqueles remédios para câncer que você irá tomar irão funcionar em seu câncer? Esse é um exemplo do laboratório Karen Burg, onde eles estão usando tecnologias de jato de tinta para imprimir células de câncer de mama e estudar seu progresso e tratamentos. E alguns de nossos colegas do Tufts estão misturando modelos como esse com tecidos de ossos construídos para ver como o câncer pode se espalhar de uma parte para outra do corpo, e você pode imaginar os tipos de chips de multi-tecido como a próxima geração desses tipos de estudos.
And so thinking about the models that we've just discussed, you can see, going forward, that tissue engineering is actually poised to help revolutionize drug screening at every single step of the path: disease models making for better drug formulations, massively parallel human tissue models helping to revolutionize lab testing, reduce animal testing and human testing in clinical trials, and individualized therapies that disrupt what we even consider to be a market at all. Essentially, we're dramatically speeding up that feedback between developing a molecule and learning about how it acts in the human body. Our process for doing this is essentially transforming biotechnology and pharmacology into an information technology, helping us discover and evaluate drugs faster, more cheaply and more effectively. It gives new meaning to models against animal testing, doesn't it? Thank you. (Applause)
E então, pensando sobre os modelos que acabamos de discutir, você pode ver, indo além, que a engenharia de tecidos está, na verdade, posicionada para revolucionar a seleção de medicamentos em cada passo do caminho: modelos de doenças para fazer melhores formulações de medicamentos, modelos paralelos de tecido humanos ajudando a revolucionar o teste em laboratório, reduzir os testes em animais e humanos em ensaios clínicos, e terapias individuais que rompem o que ainda consideramos ser de fato um mercado. Essencialmente, nós estamos acelerando drasticamente o feedback entre desenvolver uma molécula e aprender sobre como ela age no corpo humano. Nosso processo para fazer isso é essencialmente transformar biotecnologia e farmacologia em uma tecnologia da informação, nos ajudando a descobrir e avaliar medicamentos rapidamente, de forma mais barata e efetiva. Dá um novo significado aos modelos contra testes em animais, não é? Obrigada. (Aplausos)