quarta-feira, 5 de outubro de 2016

Antimatéria salva-vidas



Da tecnologia do grande acelerador de partículas do CERN e do know how de um dos cientistas portugueses envolvidos neste projecto europeu nasceu um protótipo que ambiciona revolucionar a detecção e a investigação médica de uma das maiores causas de morte das mulheres em todo o mundo.

Uma em cada dez mulheres portuguesas vai ter cancro da mama, e quatro morrerão a cada dia que passa devido a esta doença. Os números podem parecer frios, mas são reveladores de um dos maiores dramas que afectam as mulheres, tanto em Portugal como em todo o globo. De momento, a melhor protecção contra o mal é a prevenção, uma vez que 90 por cento dos tumores malignos na mama são curáveis se detectados numa fase precoce. Os exames de diagnóstico mais usados em Portugal são a mamografia (que usa como fonte os raios X) e as ecografias (que aproveitam o eco produzido pelos ultra-sons). Contudo, estes exames apenas fornecem uma informação limitada, o que leva a que se recorra a outros exames complementares, como é o caso das biópsias, um método invasivo no qual se retira cirurgicamente um dos gânglios linfáticos da mama, de modo a ser analisado.

Mas eis que entra em acção o PET-Mamografia, o protótipo de um scanner de detecção com alta resolução que foi criado e desenvolvido por um consórcio de onze instituições portuguesas armadas do conhecimento necessário para juntar a física de partículas e a electrónica na luta contra o cancro da mama. A mais-valia desta nova máquina, cujo desenvolvimento é coordenado a nível científico pelo Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), reside na detecção precoce e precisa (ao milímetro) dos tumores malignos nas zonas da mama e da axila, enquanto têm dimensões muito reduzidas, produzindo para o efeito uma imagem tridimensional da zona afectada.

O acrónimo PET deriva do inglês Positron Emission Tomography, uma denominação a que em bom português se dá o nome de "tomografia por emissão de positrões". "A tecnologia PET nasceu no CERN há mais de 30 anos, tendo-se tornado num meio auxiliar de diagnóstico que hoje em dia aparece nos hospitais com regularidade, embora apenas seja usado para acompanhamento do tratamento, uma vez que para a fase de despistagem e diagnóstico é usada a mamografia", explica Vasco Varela, antigo director da Taguspark e actual director-executivo da PETsys, a empresa do consórcio responsável pela promoção do protótipo no mercado.

Todavia, enquanto os PET normais apenas são usados ao nível do corpo inteiro, o consórcio português conseguiu desenvolver uma versão desta tecnologia, o PET-Mamografia, especificamente adaptado à detecção de tumores na mama. O scanner é mais compacto do que o de corpo inteiro e tem uma maior capacidade de resolução. Segundo os seus promotores, a nova máquina será ainda mais eficaz do que os raios X na detecção de um cancro.

"A radiografia é um método muito pouco preciso, apresentando uma baixa capacidade para detectar tumores malignos", explica Varela, frisando em seguida que "20% das análises negativas que os raios X apresentam são falsos negativos", pelo que só num exame posterior, quando o tumor está maior, finalmente se detecta algo. Isto ocorre porque este género de exames apenas consegue detectar tumores com mais de um centímetro de diâmetro. Além do mais, "70% das detecções de tumor pelos raios X acabam por ser falsos positivos, o que tem como consequência imediata a desestabilização emocional da mulher e o custo que representam as biópsias que vão ter de ser feitas a seguir", sentencia.

Para o director-executivo da PETsys, a grande vantagem da nova tecnologia acaba por ser a sua "sensibilidade e especificidade" para detectar tumores na mama, esperando-se que forneça muito poucos falsos negativos. "A sua resolução está na casa do milímetro, o que significa que poderá ser capaz de detectar tumores com dimensões muito menores, em fases em que a terapêutica actual pode ser completamente eficaz para assegurar a cura do doente."


Antes de mais, como funciona um equipamento PET vulgar? O princípio é muito simples. Um tumor maligno caracteriza-se por um conjunto de células defeituosas que passam a multiplicar-se de forma muito rápida e descontrolada. Uma das características destas células é que elas consomem mais energia do que o resto do corpo humano quando está em repouso. O "truque" para localizá-las consiste, pois, em usar uma substância radioactiva (radioisótopos, isto é, átomos com núcleos instáveis), misturada com glicose (açúcar). Daqui resulta um radiotraçador que está pronto a ser injectado na corrente sanguínea. Para os exames PET, o mais utilizado é o 18F-FDG, semelhante à glicose, no qual é quimicamente inserido o radioisótopo flúor 18. Dado que as células cancerígenas consomem mais energia, elas irão, consequentemente, consumir mais glicose, neste caso o 18F-FDG que está misturado com o flúor 18, provocando maior concentração do radiotraçador na zona do tumor.

Uma vez que são instáveis, os átomos do flúor 18 vão depois decair em positrões (a antipartícula do electrão), acabando por se desintegrar em fotões (luz), quando entram em contacto com a matéria. Deste modo, uma zona com um tumor passará a radiar mais fotões do que o resto do corpo. Mas o que aqui mais interessa saber é que, ao desintegrar-se, um positrão emite dois fotões em direcções opostas, ao longo de uma linha recta. Eis as leis da física no seu melhor.

Depois de todo este frenesim à escala atómica, são usadas placas de detecção para detectar o par de fotões que foi emitido em cada direcção e a linha recta que criaram. O posterior cruzamento das várias linhas criadas pelos diversos pares de fotões forma um volume no espaço, o que permite reconstruir uma imagem tridimensional do tumor e do seu metabolismo.

Parece fácil, mas não é. Um dos segredos do equipamento PET, e do protótipo português, está nos mais de 12 mil cristais cintilantes que se escondem nas placas de detecção. São esses cristais que recebem os fotões libertados e os convertem num sinal de corrente eléctrica. O curioso é que estes cristais, de reduzidas dimensões, foram originalmente criados e desenvolvidos pelos laboratórios da Organização Europeia de Investigação Nuclear (CERN), sendo actualmente usados num dos detectores do LHC, o grande acelerador de partículas. Ou seja, a mesma tecnologia que é usada para tentar detectar o bosão de Higgs, a tão badalada partícula subatómica que está na base de toda a matéria, é igualmente usada na medicina contra o cancro.

No caso específico do PET-Mamografia, existem duas placas giratórias de detecção, distanciadas de forma paralela a 40 centímetros, e que são usadas para contornar o objecto analisado, a mama, que está no centro. Cada uma das placas tem dez centímetros de espessura e 20 centímetros de altura e largura, o que as torna muito mais pequenas em relação ao anel de detecção de um PET de corpo inteiro, que tem comprimentos de cerca de um metro.

Estas dimensões reduzidas só foram possíveis através de uma inovação que ameaça revolucionar a tecnologia PET. Para esse fim, substituíram-se os fotomultiplicadores usados nos detectores PET (e que mais não são do que detectores ópticos inseridos num tubo de vácuo), por fotodíodos de avalanche, pequenos semicondutores electrónicos de alta sensibilidade. Estes são depois colocados em cada uma das pontas dos cristais cintilantes que vão detectar os fotões.

Em grande parte, é tudo muito parecido com a evolução que ocorreu depois da integração da electrónica na microinformática. Antigamente, era necessária uma grande sala para albergar um computador, mas hoje em dia ele cabe num bolso. Para a tecnologia PET, a grande vantagem é que se está a utilizar um elemento muito mais pequeno e sensível do que o anterior, resultando em detectores mais pequenos que permitem uma maior aproximação à zona examinada.

"Quando se tem o detector mais próximo de uma zona, a sua resolução aumenta, podendo analisar-se melhor o tumor. Ao mesmo tempo, com uma electrónica mais rápida como a nossa, consegue-se também uma maior quantidade de canais electrónicos no mesmo detector, o que implica uma maior sensibilidade e especificidade na detecção", diz Vasco Varela. "O que acabámos por fazer foi revolucionar a área da electrónica de detecção."

Quase todas as histórias têm um herói, e esta também tem o seu. João Varela é um dos investigadores do LIP que estão a trabalhar no CERN, sendo um dos responsáveis por um dos detectores de partículas (o CMS) que está instalado no LHC.

Uma das missões do CERN passa por estudar a física de altas energias, existindo o interesse em promover processos de transferência de tecnologia para o mercado. Foi com base nesta premissa que brotou do investigador português a ideia de utilizar este conhecimento tecnológico, lançando-se na aventura de criar em Portugal um projecto que utilizasse os cristais desenvolvidos no CERN e a tecnologia electrónica que conhecia. E assim começou uma caminhada, plena de cooperação, que levou até ao protótipo em causa.

Em 2003, é criado um consórcio formado por instituições de diversas áreas científicas, da física, da engenharia e da medicina. Estas cooperaram para o desenvolvimento da máquina, aliando as suas capacidades de investigação e desenvolvimento aos conhecimentos adquiridos por João Varela ao longo da sua carreira profissional.

De início, o consórcio era financiado na íntegra por investimentos públicos, mas ao longo do tempo esse financiamento diminuiu até aos 75%. Daqui resultou a necessidade de criar uma empresa que se encarregasse de encontrar o capital necessário para levar as ideias a bom porto. Em 2008, é fundada a PETsys, que passou também a liderar o consórcio e a promover a tecnologia resultante do PET-Mamografia.

Em Agosto de 2009, dá-se início à fase piloto dos testes clínicos, no Instituto Português de Oncologia do Porto. Todavia, a falta de uma logística e de infraestruturas específicas obrigou a que os testes efectuados tenham sido em muito menor número do que o esperado. A solução passou por esperar que o novo centro do Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde, em Coimbra, ficasse construído. Assim que o instituto ficou pronto, foi feito um protocolo para a instalação de um PET-Mamografia nas suas instalações, de modo a continuar os testes. Apesar de tudo, os testes realizados indicaram que a máquina funcionava, mostrando-se capaz de detectar tumores na mama entre um e dois milímetros.

Os obstáculos encontrados ao longo do percurso "são as dificuldades próprias de um projecto de grande dimensão, em que é necessário financiamento continuado ao longo dos anos para que ele se concretize", esclarece Vasco Varela, defendendo no entanto que ele "tem dado resultados proporcionais" ao investimento que tem sido feito. "Os financiamentos que até agora obtivemos permitiram manter uma equipa de 40 pessoas a trabalhar desde 2003, tendo daqui saído várias teses de doutoramento e mestrado ligadas ao projecto, assim como mais de 50 artigos científicos publicados em revistas internacionais."

A nova tecnologia já foi patenteada em Portugal, tendo sido também pedidas patentes em alguns mercados internacionais (Europa, Estados Unidos, Japão, Austrália e Brasil). Com o protótipo pronto, só falta vender o produto, mas para isso é necessário uma certificação própria, e essa é, actualmente, a parte mais complicada de todo o processo. A obtenção de um certificado que lhe permita ser usado em meio hospitalar "é mais complexa do que uma máquina qualquer", afiança Vasco Varela. Para tal, será necessário despender mais verbas com pessoas, de modo a fazer os desenvolvimentos necessários para se obter a certificação. Isso vai levar tempo e, como diz a velha máxima, "tempo é dinheiro".


A nível internacional, há diversos grupos de investigação a explorar a tecnologia electrónica usada no protótipo. O consórcio português foi o único que não se limitou a investigar e desenvolver uma parte do equipamento, tendo construído um equipamento PET completo. Porém, esta vantagem inicial pode dissipar-se, caso não seja encontrado financiamento suficiente e em tempo útil para fazer avançar ainda mais o projecto. Perante estes factos, o consórcio anda à procura de investidores, não só nacionais mas também internacionais.

Julgar que a tecnologia do PET-Mamografia se esgota nos exames à mama é não querer ver o potencial mais vasto que a tecnologia tem, potencial esse que foi prontamente aproveitado pela equipa de investigadores. A partir do momento em que se consegue criar um detector deste género, mais pequeno e apresentando uma maior capacidade de resolução, é possível ter uma máquina que pode ser usada em várias aplicações. A mamografia é apenas uma aplicação da tecnologia desenvolvida, pelo que neste momento o grupo liderado por João Varela está também virado para as investigações pré-clínicas, ou seja, para os estudos em animais.

Nos Estados Unidos, tem aumentado a tendência para fazer estudos pré-clínicos em animais de médio porte, como macacos, porcos, cães e gatos. O objectivo passa por testar a eficácia de certas drogas nos tumores que surgem de forma natural nestes animais, sendo o passo seguinte a sua aplicação no tratamento a seres humanos. Este género de investigação tem uma maior taxa de sucesso do que aquele que é feito em ratos de laboratório, representando menores custos de investigação.

Esta tendência levou a que sejam necessários aparelhos PET maiores do que os que hoje em dia existem para analisar um pequeno animal, tecnologia essa que tem uma resolução na casa do milímetro. O problema é que os equipamentos em causa não são capazes de manter tal resolução se afastarmos o detector do objecto analisado, algo que será necessário caso se deseje analisar animais maiores. Oportunamente, a tecnologia PET desenvolvida em Portugal pretende suprir essa lacuna. Enquanto no equipamento para os pequenos animais o espaço entre os detectores é de dez centímetros, na tecnologia portuguesa esse diâmetro já é de 40 centímetros, o que permite introduzir nele um animal de médio porte.

Eis, portanto, um nicho de mercado que o consórcio pretende atacar com unhas e dentes, uma vez que para os testes pré-clínicos não é necessária uma certificação tão difícil e demorada. Deste modo, o equipamento pode chegar ao mercado mais depressa. "Temos razoáveis expectativas de que as primeiras vendas sejam feitas nos Estados Unidos, e daí que estejamos a preparar a criação de uma empresa lá", revela Vasco Varela. O lançamento de um produto na área do PET animal assume, assim, a forma de um atalho para se chegar mais depressa às aplicações clínicas.

Há que frisar, contudo, que o mercado para a tecnologia proveniente do PET-Mamografia está sobretudo no estrangeiro, não em Portugal, onde a procura ainda é muito fraca. A expectativa é que, depois de a tecnologia se afirmar a nível mundial, se possa chegar à produção de cem máquinas por ano. Mas este pensar em grande não se fica por aqui, como confessa o director-executivo da PETsys: "Temos outras aplicações em carteira para explorar o potencial desta tecnologia, sendo que o passo seguinte é o cérebro."


O consórcio

Coordenação científica: Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (Lisboa, Coimbra, Faro)

Ensaios clínicos: Instituto Português de Oncologia (Porto) e Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (Coimbra)

Especificação e ensaios clínicos: Hospital Garcia de Orta (Almada)

Algoritmos e software de reconstrução de imagem: Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica (Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa)

Algoritmos de normalização de imagem: Instituto Biomédico de Investigação da Luz e Imagem (Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra)

Sistemas electrónicos e circuitos integrados: Instituto de Novas Tecnologias (INOV Inesc, Lisboa) e Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores, Investigação e Desenvolvimento (INESC ID, Lisboa)

Sistemas mecânicos e electromecânicos: Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto)

Propriedade intelectual e desenvolvimento empresarial: PETsys (Lisboa) e Taguspark (Lisboa)

O cancro da mama em números

No mundo

1,4 milhões de pessoas foram diagnosticadas com o cancro da mama em 2008 (a doença atinge maioritariamente as mulheres, mas também há vítimas do sexo masculino).

Nesse mesmo ano, o último para que há dados fiáveis, o saldo mortal foi de 450 mil vítimas.

O cancro da mama é o segundo com maior taxa de incidência a nível mundial, a seguir ao dos pulmões.

Em Portugal

4500 casos diagnosticados todos os anos.

1500 vítimas mortais por ano (uma média de quatro por dia).

Os estudos indicam que uma em cada dez mulheres portuguesas irá desenvolver cancro da mama.

O cancro da mama é o que tem maior taxa de incidência em Portugal.

Quando a solução era mutilar

A primeira civilização a notar o cancro da mama foram os antigos egípcios, há mais de 3500 anos. Já nessa altura os médicos dos faraós declaravam que a doença "não tem cura". Foi o pai da medicina ocidental, o grego Hipócrates, quem, em 460 a.C., avançou com a ideia de que os tumores que surgiam na mama se deviam à bílis negra, a qual estaria associada à "melancolia". O sucessor de Hipócrates, o talentoso médico Cláudio Galeno, juntou mais uma peça à teoria, defendendo que a doença afectava todo o corpo, e não apenas uma zona localizada, pelo que não valia a pena remover o tumor.

As ideias do pai da medicina e de Galeno prevaleceram ao longo de quase dois mil anos, até que, no século XVII, começaram a perder credibilidade. A machadada final foi dada em 1769, quando o médico francês Jean Astruc cozinhou um pedaço de tecido com cancro da mama e o comeu, fazendo o mesmo com um pedaço normal do animal. Sabiam ao mesmo, tendo o francês concluído que o tecido com o tumor não poderia ter quantidades anormais de bílis ou ácido, tal como até ali se tinha acreditado.

No século XVIII, os médicos acreditavam então que o cancro da mama era uma doença que se localizava apenas em certas partes do corpo, pelo que a solução apresentada passava pela remoção das zonas afectadas. A segunda metade do século XIX vai ser dominada pelas cirurgias radicais do norte-americano William Halstead: nascia assim a mastectomia. Halstead não se coibiu em remover os seios, as axilas e ambos os músculos do peito num só procedimento, usando um método que consistia em cortar de forma alargada em volta do tumor, removendo todo o tecido num só bloco. A cirurgia assimilava-se a uma mutilação brutal da mulher, mas, para o cirurgião norte-americano, era um mal necessário para evitar outro maior.

No final do mesmo século, este género de cirurgias passou também a englobar a remoção de ambos os ovários. O objectivo era retirar aos tumores os estrogénios, produzidos nos ovários, com que se alimentavam.

Será apenas com Bernard Fisher que a concepção do cancro como uma doença localizada cai em desuso, defendendo o norte-americano, tal como os antigos Hipócrates e Galeno, que o cancro se podia espalhar por todo o corpo. Logo, as cirurgias radicais e em bloco não faziam qualquer sentido. Em 1976, Fisher provava que uma cirurgia conservadora à zona afectada, seguido por radiação ou uma quimioterapia, era tão ou mais eficaz. Desde então, e até aos dias de hoje, o melhor método tem sido a detecção precoce, de modo a actuar rapidamente na eliminação do tumor maligno.

J.P.L.
SUPER 148 - Agosto 2010

Sem comentários:

Enviar um comentário