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O chefe de biotecnologia da DARPA diz que 2017 vai impressionar

A divisão de pesquisa do Pentágono aposta que seus programas de risco mudarão a medicina

 

DARPA

A divisão de pesquisa e desenvolvimento do Pentágono, chamada de DARPA — a força criativa por trás da internet e do GPS — se reformulou há três anos para criar um novo departamento, dedicado a desvendar os segredos de engenharia da biologia. O novo Departamento de Tecnologias Biológicas (BTO, na sigla em inglês) tem a missão de “atrelar o poder dos sistemas biológicos” e criar uma nova tecnologia de defesa. Ao longo do ano passado, com um orçamento de US$ 296 milhões, o departamento vem explorando desafios como o aperfeiçoamento da memória, a simbiose homem-máquina e o aceleramento da detecção de doenças.

A DARPA, ou Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa, espera grandes retornos. O diretor do BTO, o pesquisador de neuroproteção Justin Sanchez, falou recentemente a Scientific American sobre o que esperar do departamento em 2017, incluindo trabalhos sobre implantes neuronais para ajudar pessoas saudáveis no dia a dia e outros avanços que ele diz que vão “mudar o jogo” na medicina.

[Segue uma transcrição editada da entrevista.]

SA — Antes de seu departamento ser criado em 2014, a DARPA já havia trabalhado em alguns projetos biológicos — incluindo pesquisas para combater a resistência a antibióticos e intervenções de saúde mental. O que mudou com a criação do departamento?

JS — Nós fizemos trabalhos biológicos — na interface da biologia com a engenharia — por muitos anos, mas era algo espalhado pelos departamentos. Com o nosso, houve um reconhecimento de que as tecnologias biológicas passariam a ter um papel crucial em influenciar para onde nosso país caminha, e também as ameaças que vinham até o nosso país, e precisaríamos de um esforço focado para irmos em frente.

Estou particularmente intrigado pela esperança do BTO em desenvolver micróbios programáveis para produzir medicamentos necessários rapidamente — um esforço para nos livrar de estocar os remédios certos ou nos preocupar com logísticas complexas de transporte. Isso parece incrível. Como está esse trabalho no momento?

Esse é um programa chamado de “Fundições Vivas”— como uma fundição onde construiríamos algo que está vivo. Tradicionalmente, usamos a química para produzir novos compostos ou drogas. Mas, recentemente, percebemos que micróbios como leveduras e bactérias também produzem compostos, e nós podemos programá-las para fazer esses compostos entendendo os caminhos químicos que elas usam. Pegue a levedura, por exemplo. Ela utiliza açúcar para, por uma variedade de caminhos, produzir álcool. Se nós programássemos esses caminhos, no entanto, poderíamos fazer a levedura produzir uma variedade de compostos diferentes que elas não estavam programadas para fazer e usaríamos a mesma matéria-prima — como o açúcar.

Nossas equipes desenham os códigos genéticos que seriam necessários para reprogramar a levedura. Essa é uma ideia tão diferente em relação a como revolucionar a maneira como construímos compostos. Esse programa se propôs a produzir mil novas moléculas durante sua duração [ainda restam mais três anos], e as equipes estão em seu caminho. Eu acredito que tenham produzido aproximadamente 100 novos compostos utilizando esses novos caminhos nas leveduras. Tem a ver com pensar sobre biologia e casá-la com ferramentas da engenharia, e usar esses dois componentes para criar algo.

Então vocês estão no começo da construção de compostos específicos?

Sim. Estão produzindo miligramas desses novos compostos mas, eventualmente, conforme o programa for avançando, serão quilogramas.

Se pudermos desenhar essas fundições completamente diferentes para construção de compostos, achamos que podemos revolucionar o modo como pensamos sobre o desenvolvimento de drogas e abordagens não médicas, porque isso é uma tecnologia de plataforma. Dependendo dos compostos no qual você estiver interessado — talvez alguns para usos médicos ou outros para construir um novo material, como algo mais robusto que os elementos— são muitas as possibilidades.

Como o novo presidente eleito e um Congresso dominado por Republicanos afetará o seu trabalho?

Nós normalmente não nos envolvemos em questões desse tipo. O que eu gosto de enfatizar sempre é que a nossa missão continua a mesma independentemente do clima político. Nossa missão tem a ver com tecnologias inovadoras para a segurança nacional. É nosso papel e nosso trabalho pensar a frente dos outros quando o assunto é ciência e tecnologia. Eu acho que essa missão transcende o vasto cenário político que temos. Nossa missão é específica e estamos tentando manter nosso país seguro…, então vamos nos ater a essa missão não importa o que acontecer, não apenas neste ciclo eleitoral, mas nos próximos também.

Para você, qual o projeto mais animador do BTO em 2017?

É como com filhos — você não pode escolher apenas um favorito. Eu tenho vários favoritos. Deixe-me compartilhar alguns que serão muito importantes em 2017. O primeiro é uma área que chamamos de “Ultrapassando Doenças Infecciosas”. Atualmente, quando um novo patógeno nos atinge, todo mundo se embaralha. Queremos sair na frente de qualquer patógeno que possa chegar até nós e ser tão ambiciosos quanto possível para excluir as pandemias. Nós temos um trabalho pioneiro em abordagens relacionadas ao DNA e RNA para imunização. Especificamente, estamos pensando em abordagens envolvendo ácido nucleico para imunização. A ideia é que você possa apontar para as células que produzem anticorpos qual o código certo para produzir o anticorpo apropriado contra um patógeno específico. Então você tomaria uma vacina, mas uma vacina que teria um código que dissesse às células como responder a aquele patógeno — e isso acarretaria em uma imunização quase instantânea contra aquele patógeno.

Se você comparar isso com o método tradicional, que leva meses — quando não anos — não só para identificar o patógeno mas também para finalizar um longo processo de fabricação para produzir vacinas com grandes biorreatores e etc, o processo atual é demorado demais para os tipos de ameaça que tem atingido nosso país. Por isso adotamos essa abordagem radicalmente diferente para desenvolver essa tecnologia fundamental, de abordagens baseadas no DNA e RNA para lutar contra doenças infecciosas. Espero que tenhamos grandes anúncios sobre isso em 2017.

Que tipo de anúncios?

Nós já estamos obtendo alguns resultados ótimos em modelos com ratos, indicando que as abordagens com ácido nucleico estão funcionando bem. Estamos começando a trajetória de realizar trabalhos de segurança com humanos. São os primeiros passos do processo de pesquisa. Temos toda intenção de, no ano que se inicia, construir novos programas para essa plataforma. Estamos ansiosos para fazer anúncios relacionados a como vamos trabalhar nesse espaço em 2017 e que mostram que não é apenas uma aspiração — é algo que faremos no BTO. Se obtivermos sucesso aqui, acho que mudará a maneira de como lidamos com doenças infecciosas.

Nos últimos anos houve muito falatório sobre próteses controladas pelo cérebro e exoesqueletos. Como o BTO se encaixa nesse espaço?

Nós investimos muito nessa área. Acabamos de ter uma pequena cerimônia no Centro Médico Nacional Militar Walter Reed — entregamos os dois primeiros braços protéticos “Luke” disponíveis comercialmente, os membros protéticos mais avançados do mundo. Trabalhamos muito duro na pesquisa, mas ver que estão indo para veteranos de guerra — é incrível. Embora seja um passo importante para próteses controladas pelo cérebro, não vamos parar por aqui.

Penso que no futuro haverá uma ampla variedade de dispositivos que poderão ser controlados via atividade neural, não só para para pessoas com deficiência, mas para serem usados por indivíduos sem deficiência em seus cotidianos. Outra coisa pela qual esperamos em 2017 é pensar o uso de tecnologia neural para o dia a dia.

Mesmo? Que tipo de aplicações essa tecnologia poderia ter no dia a dia de pessoas sem deficiência?

Me intriga muito o uso de tecnologia neural para mudar o modo como interagimos um com o outro, como nos comunicamos e até mesmo tomamos decisões. Penso em algo relacionada à assistência cognitiva. Existem muitas ideias sobre como essa tecnologia poderia ajudar uma variedade de pessoas. A porta está apenas começando a se abrir, e pensar em tecnologia hoje em dia é necessariamente pensar sobre isso.

A DARPA frequentemente opera sem muita exposição pública de seus projetos, pelo menos até que o trabalho tenha sido completado. Como o senhor vê esse modelo se encaixando na realidade de que muitos dos trabalhos médicos que o seu departamento realiza poderiam, potencialmente, beneficiar ou afetar todos os civis americanos?

Nós, da DARPA, amamos compartilhar nossa visão com o mundo, e gostamos de trabalhar duro e diligentemente abaixo dos radares para termos certeza que cumpriremos nossas promessas — e, quando as coisas estão certas, nós as compartilhamos com todos. Nós nos mantivemos muito abertos com a mídia sobre nosso trabalho na Iniciativa BRAIN. Foi uma área na qual o presidente Obama estabeleceu desafios para o nosso país. Nos últimos anos, temos trabalhado não apenas para que a tecnologia desenvolvida na Iniciativa BRAIN seja satisfatória, mas também para nos unirmos a outras agências federais — como o NIH (Institutos Nacionais de Saúde, na sigla em inglês) e NSF (Fundação Nacional de Ciência, na sigla em inglês) para citar alguns — e compartilhar nossos resultados internacionalmente, para que outros cientistas e profissionais da saúde possam usar a informação que está saindo para acelerar o que quer que estejam fazendo. Outra área em relação a qual somos bastante abertos é nosso trabalho sobre doenças infecciosas. Cada vez que atingimos um marco nos testes com DNA e RNA, fizemos um anúncio. E se uma das pessoas que estamos financiando consegue financiamento adicional de outras fontes, nós anunciamos.

Recentemente, um estudo financiado pela DARPA, publicado na revista científica Neuron, concluiu que a estimulação cerebral profunda falhou em melhorar a memória — e, na verdade, a piorou. Mas um estudo anterior, há alguns anos, mostrou o oposto: que a estimulação ajudava a memória. O que isso significa para o seu departamento?

A neurotecnologia é uma área importante no nosso departamento. Nós demos passos importantes na área médica relacionada a essa tecnologia, mostrando que interfaces diretas [conexões entre o cérebro e um dispositivo como um neuroestimulador, computador ou próteses] podem restaurar o movimento, a sensação e a saúde em distúrbios neuropsiquiátricos. O que é interessante a respeito do estudo publicado recentemente, é que uma grande parte das pessoas pensa que podemos localizar uma área do cérebro, estimulá-la e magicamente obter uma resposta! Não é o caso. Quando mapeamos o que acontece no cérebro, descobrimos que se você não manda os códigos corretos para ele, não haverá melhora na memória — podendo até mesmo prejudicá-la. O outro lado da história é que, se mandar os códigos corretos, você pode obter melhorias enormes na memória declarativa. Então há dois lados da moeda: nós entendemos os códigos que facilitam e prejudicam a memória. Eu acho que isso estabelece a necessidade de uma investigação mais profunda para a próxima geração de exploração cerebral.

Rapidamente, pode esclarecer o que quer dizer com “código”?

O código é uma junção de coisas. É o disparo preciso de neurônios individuais. Digamos que você possua 100 neurônios e que todos eles sejam disparados em momentos e locais diferentes — estará interpretando todo aquele liga e desliga enquanto tenta lembrar a palavra “árvore”— nós podemos entender quais os padrões de disparo e como eles se relacionam com o mundo externo. Todos esses padrões de disparo produzem, coletivamente, ondas cerebrais e ritmos, e nós estamos estudando o cérebro nesse nível também. É importante entender todas essas diferentes facetas do cérebro porque é assim que funciona. Sem a habilidade de entrar e fazer essas medições nós nunca teríamos esse entendimento. Por isso é tão importante que organizações como a DARPA possam seguir em frente e desenvolver neurotecnologias como esta.  Nós temos algumas equipes no programa que estão observando grandes avanços na performance da memória em humanos quando se usa o tipo certo de código.

Seu departamento também possui um programa de “biocronicidade” que explora o papel do tempo nas funções biológicas e tenta administrar seus efeitos na fisiologia humana.

Nós deixamos tanto ao acaso por conta da nossa falta de entendimento sobre biologia. Acho que nosso conhecimento sobre essa área está crescendo muito. E nossa habilidade de interagir com a biologia usando técnicas de engenharia mudaram nossa maneira de pensar sobre o nosso corpo, cérebro e sistema imunológico — e a maneira como pensamos sobre e interagimos com nosso suprimento de comida e coisas assim. Eu vislumbro tempos tão animadores se aproximando. Eu acho que estamos chegando mesmo ao nosso maior passo, e acho que as coisas e desenvolvimentos que veremos em 2017 vão nos impressionar muito.

Dina Fine Maron
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