Pesquisadores de São Carlos criam técnica para descontaminação de órgãos para transplante

Pesquisa com pulmão de porco

Radiação ultravioleta e luz vermelha evitam transmissão de doenças; Pesquisa é parceria com a Universidade de Toronto no Canadá 

Em um trabalho conjunto da USP de São Carlos – através do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) – e da Universidade de Toronto (Canadá), resultou em um novo procedimento e a criação de um equipamento que, ao utilizar uma técnica de radiação de ultravioleta e luz vermelha, permite reduzir a carga viral e bacteriana em órgãos para transplante, evitando que doenças como hepatite e outras possam se desenvolver nos receptores. Este trabalho está descrito em artigo científico publicado na Nature Communications, no link:

https://www.nature.com/articles/s41467-018-08261-z

Esta técnica de biofotônica foi aplicada, primeiramente em nível experimental, em pulmões humanos, no Canadá, estando atualmente já em prática em um dos maiores centros da especialidade, encontrando-se em fase de desenvolvimento protocolos para fígado e rins. No Brasil, estão se iniciando agora os modelos experimentais. A expectativa é que se melhorem substancialmente as condições pós-operatórias de transplante de órgãos e, simultaneamente, aproveitar melhor órgãos que atualmente são descartados.

A maioria dos órgãos, quando retirada do doador, tem o sangue substituído por um líquido de preservação, numa operação chamada “perfusão”. Na nova técnica, os pesquisadores fazem circular esse líquido pelo interior do órgão, ao mesmo tempo em que, externamente, expõem o líquido a um sistema que emite radiação ultravioleta controlada, que elimina os micro-organismos, tudo isso sem alterar a composição do líquido nem tocar no órgão: à medida que o líquido circula nessa espécie de carrossel, os micro-organismos são expostos à radiação e consequentemente eliminados, o que resulta em uma grande diminuição da carga viral e bacteriana, proporcionando melhores chances de sucesso nos transplantes de órgãos.

Neste complexo trabalho de pesquisa participaram equipes de cientistas do Canadá e do Brasil. Por parte do Canadá, a equipe clínica foi composta por médicos e pesquisadores chefiados pelo médico Dr. Marcelo Cypel, com os apoios da Canadian Institutes of Health Research e do Toronto General & Western Hospital Foundation, enquanto que o grupo brasileiro, constituído pelos pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) Cristina Kurachi e Natália Inada, foi chefiado pelo Prof. Vanderlei Bagnato, igualmente deste Instituto, tendo contado com o apoio da FAPESP e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

No caso do transplante de pulmão, o órgão a ser transplantado tem o sangue substituído por um líquido de preservação – procedimento conhecido como perfusão e desenvolvido no Canadá por Cybel. A perfusão consegue reduzir a carga viral e bacteriana, mas não eliminá-la. Isso obriga o paciente a ser submetido a um tratamento com antibióticos e antivirais nos três meses seguintes ao transplante. Pensando em formas de reduzir ainda mais ou eliminar a carga viral dos órgãos para transplante, especificamente o vírus da hepatite C, o cientista canadense considerou a hipótese de utilizar métodos de descontaminação por luz ultravioleta, que são comuns na descontaminação de sangue, por exemplo, tendo sido dessa forma  que o mesmo iniciou uma parceria científica com Vanderlei Bagnato. Passado cerca de um mês, a equipe do IFSC/USP enviou a primeira versão do protótipo da máquina de descontaminação por radiação ultravioleta.

Segundo declarações à revista Pesquisa FAPESP, a pesquisadora Profª Cristina Kurachi elucidou que “A técnica de descontaminação biofotônica desenvolvida nos laboratórios de São Carlos consiste de dois procedimentos específicos, que acontecem simultaneamente. Durante o processo de perfusão, enquanto os pesquisadores fazem circular o líquido no pulmão a ser transplantado, adicionam-se moléculas no tecido pulmonar e a descontaminação biofotônica ocorre diretamente no órgão, que é exposto à radiação de luz vermelha com comprimento de onda de 660 nanômetros (nm). Essa radiação, por ação fotodinâmica oxidativa, elimina microrganismos aderidos ao tecido. Ao mesmo tempo, a carga viral é também carregada pelo líquido circulante, que está em constante descontaminação por receber radiação ultravioleta de comprimento de onda de 254 nm. A função da radiação ultravioleta é destruir diretamente os microrganismos por meio do rompimento e da quebra das moléculas presentes em bactérias e vírus. Assim, as bactérias são mortas, e os vírus, totalmente inativados. Já com o banho de luz vermelha a ação de descontaminação ocorre de forma indireta, pela fotossensibilização”.

Essa terapia biofotônica envolve a introdução de um fármaco fotossensibilizador no líquido da perfusão. A ativação do fármaco requer moléculas de oxigênio (presente nos vírus) e irradiação de luz em um comprimento de onda específico (a luz vermelha de 660 nm). Uma vez que a droga fotossensibilizadora é banhada pela luz vermelha, suas moléculas absorvem energia. Tal energia é transferida às moléculas de oxigênio do vírus, que se tornam extremamente oxidantes, causando danos irreversíveis às membranas e ao material genético de diversas cepas virais, incluindo o vírus da hepatite C (HCV) e da Aids (HIV-1).

O líquido de preservação da perfusão é especial, muito caro, composto de tal forma a preservar o órgão. Pelo seu custo, utiliza-se uma quantidade mínima nos procedimentos. Agora com a técnica e o equipamento desenvolvidos, com apenas um litro do líquido é possível circular no órgão por centenas de vezes, limpando por completo os contaminantes.

O método foi primeiro testado em pulmões humanos rejeitados para transplante, a fim de verificar se a carga viral nos tecidos poderia ser reduzida pelo banho de radiação. O passo seguinte foi repetir a técnica em pulmões de porcos, que eram então transplantados, para verificar se o procedimento causava algum tipo de dano bioquímico ou morfológico nos tecidos, o que não ocorreu, e por fim, tiveram início os testes com pacientes. Saliente-se que nos primeiros dez transplantes realizados, a nova técnica eliminou o vírus da hepatite C nos órgãos doados a dois pacientes. Nos outros oito pacientes, a carga viral caiu muito, mas sete dias após a cirurgia o vírus da hepatite voltou a se multiplicar e os pacientes tiveram de receber tratamento antiviral por três meses.  Cypel sublinha que foi importante verificar que quando não era eliminado, o vírus reaparecia nos testes laboratoriais dos pacientes, após sete dias. Com essa informação, já foram realizados outros dois transplantes, nos quais o tratamento antiviral se concentrou na primeira semana posterior à cirurgia. Nos dois casos o vírus foi eliminado.

De acordo com Bagnato, o aperfeiçoamento da terapia biofotônica, com a queda da carga viral e bacteriana cada vez mais acentuada, proporcionará melhores chances de sucesso dos transplantes. O objetivo, segundo Bagnato, é que a terapia com luz elimine totalmente os contaminantes bacterianos e virais dos órgãos a serem transplantados. Se isso for conseguido, o uso do líquido perfusivo poderá mesmo vir a ser eliminado.

Uma patente foi depositada no Canadá e já existe interesse de duas empresas internacionais em estudar a possibilidade da fabricação e comercialização do equipamento. A equipe trabalha agora para implantar o programa de descontaminação de fígados e rins no Brasil.

(Foto principal: Profª Cristina Kurachi/FAPESP)

Rui Sintra – Assessoria de Comunicação – IFSC/USP