Pesquisadores e colegas do MIT e da Universidade de Boston relatam uma pílula inteligente do tamanho de um mirtilo que pode mudar o jogo no diagnóstico e tratamento de doenças intestinais. Isso porque é a primeira tecnologia compatível com a ingestão que pode detectar automaticamente e relatar em tempo real as principais moléculas biológicas que podem ser indicativas de um problema.

Outros autores do trabalho vêm do Brigham & Women's Hospital, da Universidade de Chicago e da Analog Devices.

O trabalho, relatado na revista Nature , avança significativamente em pesquisas anteriores relatadas em uma edição de 2018 da Science .

A pílula atual é mais de seis vezes menor do que o protótipo relatado na Science , em conformidade com as formas de dosagem seguras e ingeríveis do mercado. Ele também foi projetado para detectar moléculas biológicas importantes, como óxido nítrico e subprodutos de sulfeto de hidrogênio, que são importantes sinais e mediadores da inflamação associada a doenças intestinais.

As técnicas atuais para diagnosticar doenças dentro do intestino podem ser invasivas (pense em uma colonoscopia ou outro procedimento endoscópico) e não podem detectar biomarcadores moleculares de doenças em tempo real. Este último é um problema porque vários biomarcadores importantes têm vida muito curta, então eles desaparecem antes que as técnicas atuais possam detectá-los.

A nova pílula, que foi testada com sucesso em porcos, combina bactérias vivas especialmente projetadas com eletrônicos e uma pequena bateria. Quando as bactérias detectam uma molécula de interesse, elas produzem luz (as próprias bactérias também foram testadas com sucesso fora de animais e em camundongos). A eletrônica da pílula então converte essa luz em um sinal sem fio que pode ser transmitido através do corpo para um smartphone ou outro computador em tempo real enquanto a pílula viaja pelo intestino.

"O funcionamento interno do intestino humano ainda é uma das fronteiras finais da ciência. Nossa nova pílula pode revelar uma riqueza de informações sobre a função do corpo, sua relação com o meio ambiente e o impacto de doenças e intervenções terapêuticas", diz Timothy Lu, professor associado do MIT de engenharia biológica e de engenharia elétrica e ciência da computação. Lu, que também é afiliado ao Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT e à Senti Biosciences, é um autor sênior do trabalho descrito na Nature .

Cerca de sete milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de doenças inflamatórias intestinais (DIIs), como colite ou doença de Crohn.

"Um dos aspectos mais desafiadores do monitoramento das DIIs é a antecipação das exacerbações clínicas que frequentemente ocorrem nesses pacientes e que determinam o manejo farmacológico de suas doenças. No momento, não temos biomarcadores robustos que prevejam uma exacerbação inflamatória futura e, portanto, os pacientes muitas vezes apresentam sintomas graves que requerem hospitalização para serem tratados adequadamente", diz o professor Alessio Fassano, MD, da Harvard TH Chan School of Public Health. Fassano não participou da pesquisa.

"Este sistema pode representar uma virada de jogo na gestão de IBDs em termos de diagnóstico precoce, interceptação de surtos de doenças e otimização de um plano terapêutico", diz Fassano.

No artigo da Nature , os pesquisadores mostraram que a pílula inteligente pode detectar óxido nítrico, uma molécula de vida curta que está associada a muitas DIIs.

É importante ressaltar que os sensores também podem detectar diferentes concentrações de óxido nítrico. "Isso nos permitirá diferenciar entre uma situação normal e uma doença", diz Maria Eugenia Inda, pesquisadora de pós-doutorado da Pew no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação (EECS) e no Departamento de Engenharia Biológica (BE) do MIT. Também é importante porque os níveis de biomarcadores variam muito entre os pacientes.

A equipe diz que a pílula pode ser ajustada para detectar outros biomarcadores importantes. Como resultado, Inda também está entusiasmado com o potencial do sistema para dar aos cientistas uma compreensão muito melhor do microbioma intestinal, ou o ambiente delicado que abriga os micróbios essenciais para a digestão dos alimentos.

Atualmente, o intestino é como uma caixa preta. “Ainda não o entendemos completamente porque é difícil de acessar e estudar. Faltam ferramentas para explorá-lo”, diz ela. “Saber mais sobre o ambiente químico do intestino pode nos ajudar a prevenir doenças, identificando fatores que causam inflamação antes que a inflamação ocorra”.

Além do intestino, a combinação de micróbios e eletrônicos da equipe pode ter amplo uso no monitoramento da saúde. "Jogamos com os pontos fortes da biologia e da eletrônica - nossa pequena pílula mostra o que é possível quando podemos conectar a detecção bacteriana com a comunicação sem fio ", diz Miguel Jimenez, cientista pesquisador do Departamento de Engenharia Mecânica (ME) do MIT. Inda e Jimenez são os primeiros autores do artigo.

"Através deste desenvolvimento, descrevemos uma plataforma única para a avaliação do trato gastrointestinal que prevemos que pode ajudar muitos", diz Giovanni Traverso, professor associado em ME, gastroenterologista do Brigham and Women's Hospital e um dos autores seniores do estudar.

Inda comparou a pesquisa a The Fantastic Voyage, um filme de 1966 sobre quatro cientistas que se encolhem para caber em um minúsculo submarino que viaja pelas artérias de um homem doente para tratar um problema em seu cérebro. "Nós, cientistas, não podemos fazer isso", diz ela com um sorriso, "mas agora podemos enviar bactérias para fazer algo semelhante. Os rápidos avanços na biologia sintética estão nos permitindo aproveitar as habilidades de processamento de informações das células vivas para diagnosticar doenças em ambientes de difícil acesso."