Venceremos a guerra em 2018?

Um biomaterial é qualquer tipo de material, natural ou sintético, que possa ser usado na medicina para “[…] apoiar, aprimorar ou substituir tecidos danificados ou uma função biológica ”, afirma o Instituto Nacional de Imagens Biomédicas e Bioengenharia, do National Institutes of Health (NIH).

O que isso significa? Os biomateriais podem ser provenientes de todas as esferas da vida. Eles vêm na forma de vidro, cerâmica, plástico, metal e materiais biológicos, como colágeno e gelatina, e podem até ser feitos de células ou órgãos.

Os biomateriais podem ser transformados em grandes estruturas, como articulações do quadril, lentes de contato ou stents e outras menores, incluindo suturas e curativos dissolúveis.

Para fins de vacinas e imunoterapias, os biomateriais têm a vantagem de poder funcionar no nível microscópico.

Profs. Bromberg e Jewell continuam explicando: “Algumas das grandes classes de biomateriais incluem: (i) nanopartículas (NPs) e micropartículas (MPs) formadas a partir de polímeros ou lipídios que podem ser conjugados ou entregues às células imunológicas; (ii) andaimes estáveis ​​ou degradáveis ​​para implantação; e (iii) dispositivos como matrizes de microagulhas que visam células imunes na pele. ”

Embora os biomateriais estejam firmemente entrincheirados em algumas áreas da medicina moderna – como na forma de válvulas cardíacas e implantes -, eles são relativamente atrasados ​​no campo do desenvolvimento de vacinas e imunoterapia.

Ainda, Profs. Jewell e Bromberg apontam para seu potencial: melhor controle sobre onde e com que rapidez a vacina é liberada, proteção contra degradação enzimática ou ambientes extremos, como ácido estomacal, e uma maneira de manipular como o sistema imunológico responde.

Quando pensamos em vacinas, é provável que ocorram doenças infecciosas. A maioria das vacinas modernas contém dois elementos: uma parte do microrganismo infeccioso ou um de seus antígenos e um adjuvante, que é uma substância que ativa o sistema imunológico.

O adjuvante mais comumente usado em vacinas é o alumínio. Mas os próprios biomateriais podem em breve aparecer como adjuvantes da próxima geração, não apenas como meros entregadores, porque eles próprios podem provocar respostas imunes.

A multidão de biomateriais em desenvolvimento torna isso especialmente atraente; a forma, o tamanho e a química de cada material específico podem ser usados ​​para ajustar a resposta imunológica desejada.

“Agora temos a oportunidade de fazer com que o portador manipule o sistema imunológico com base na estrutura, fornecendo uma rota adicional para projetar a resposta imunológica mais eficaz”, explica o professor Jewell.

Por exemplo, nanopartículas e lipídios usados ​​para administrar uma vacina contra o HIV em camundongos mostraram respostas imunológicas melhoradas, Profs. Bromberg e Jewell escrevem.

“Outra estratégia promissora que entrou recentemente na clínica”, eles continuam, “é a entrega de componentes da vacina usando microagulhas”.

As microagulhas são, como o próprio nome sugere, pequenas agulhas que podem ser usadas para permear a pele e administrar vacinas. Como são muito pequenas e não penetram muito profundamente, as microagulhas não causam dor.

O uso de uma microagulha dissolúvel para administrar uma vacina contra o vírus da gripe no primeiro estudo em seres humanos mostrou que essa tecnologia alcançou resultados comparáveis ​​com uma vacina contra a gripe padrão, mesmo quando os sujeitos do estudo aplicaram eles mesmos o adesivo indolor.

Como Profs. Bromberg e Jewell explicam:

“Tais avanços podem transformar a maneira como as vacinas são entregues, bem como a acessibilidade de formulações eficazes nas regiões em desenvolvimento. Não surpreende que as microagulhas também estejam sendo exploradas como vacinas para o HIV. ”

Na terapia do câncer, é essencial que o tratamento atinja seu objetivo. Mas isso é mais fácil dizer do que fazer. Como uma vacina escolhe seu caminho através de muitos órgãos e tipos de células para encontrar o local certo?

Os biomateriais podem ajudar de várias maneiras.

Eles podem ser preparados com um sinal de retorno, como uma molécula específica para uma célula cancerígena. Isso permitirá que o biomaterial se ancore em uma célula contendo a molécula correspondente – como uma chave e fechadura – e administre uma quimioterapia para matar a célula cancerígena. Ao matar apenas as células tumorais alvo, os efeitos colaterais da quimioterapia podem ser significativamente reduzidos.

Os biomateriais também podem fazer uso da capacidade do próprio corpo de lutar contra as células cancerígenas. E, ao ligar biomateriais a células imunológicas – especificamente células T que reconhecem células cancerígenas – estudos mostram que é possível melhorar a resposta antitumoral inata de uma célula T.

Enquanto isso, microagulhas podem ser usadas para liberar moléculas na pele para estimular a população local de células T a combater o melanoma maligno, a forma mais agressiva de câncer de pele.

Como diz o professor Bromberg, “Esta é uma maneira totalmente nova de pensar sobre como, onde e quando fornecer sinais e antígenos imunológicos para obter uma resposta imune muito melhor”.

“Isso permite algumas mudanças de paradigma reais no pensamento sobre vacinas para tratamento e prevenção de doenças infecciosas”, acrescenta ele, “e também para possíveis vacinas contra o câncer”.

As vacinas contra doenças infecciosas e câncer buscam aproveitar uma resposta imune pró-inflamatória. Mas o oposto é o caso de condições causadas por autoimunidade, como esclerose múltipla (EM), alergia e rejeição de transplante de órgãos.

Aqui, os biomateriais podem ser usados ​​para suprimir ou redirecionar como o sistema imunológico se comporta.

Em modelos experimentais de EM, biomateriais têm sido utilizados para fornecer auto-antígenos, ou antígenos aos quais apenas pessoas com condições auto-imunes normalmente reagem, a fim de mudar a resposta imune do ataque para a tolerância. Nos ratos, isso levou a melhorias nos sintomas.

O tratamento de alergias com doses de alergia já está bem estabelecido. No entanto, muitas formas de imunoterapia contra alergias requerem injeções frequentes – até três vezes por semana durante a fase inicial – e podem levar vários anos para serem concluídas.

Ao encapsular as substâncias ativas nos biomateriais, os cientistas agora procuram criar versões de liberação lenta da terapêutica. Isso negaria a necessidade de doses freqüentes e também pode reduzir os efeitos colaterais e melhorar a resposta do sistema imunológico, Profs. Bromberg e Jewell escrevem.

Para o professor Bromberg, a perspectiva de impedir a rejeição de transplantes de órgãos é particularmente intrigante. As formulações de liberação lenta de imunossupressores, projetadas especificamente para controlar os níveis de inflamação que ocorrem após o transplante de órgãos, mostraram resultados promissores em modelos de transplante de camundongos.

“Apesar dos avanços passados ​​de vacinas e imunoterapias”, escrevem os Profs. Bromberg e Jewell, “há uma necessidade crescente de maior controle sobre os tipos de respostas imunes geradas para combater infecções, câncer e autoimunidade”.

Obviamente, ainda há trabalho a ser feito.

Poucas terapias foram testadas em seres humanos. Precisamente como nosso sistema imunológico reagirá aos biomateriais terá que ser estudado em mais detalhes antes que a guerra contra o câncer, doenças infecciosas e condições auto-imunes seja ganha a nosso favor.

Profs. Bromberg e Jewell concluem dizendo:

“Ainda assim, os biomateriais permitem um melhor controle sobre as respostas a antígenos, adjuvantes ou imunomoduladores e podem ser usados ​​para direcionar essas pistas para tecidos ou populações celulares específicas, ou para modificar células ou patógenos imunes. ”