Equipes científicas de quatro universidades norte-americanas financiadas pelo programa federal NITRO desenvolvem terapias experimentais para regenerar a cartilagem em casos de osteoartrite do joelho, doença degenerativa das articulações. Os projetos nos Estados Unidos incluem um implante biologicamente vivo impresso em 3D e injeções de reprogramação celular, com a meta de iniciar testes preliminares em humanos dentro do prazo de 18 meses a dois anos.
As pesquisas integram o programa NITRO (Inovações para Regeneração de Tecidos na Osteoartrite, na sigla em inglês), iniciativa de cinco anos gerenciada por Ross Uhrich na ARPA-H (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada para a Saúde), órgão vinculado ao Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos Estados Unidos (HHS). Em anúncio feito na quarta-feira (14), a Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis (WashU Medicine) confirmou o avanço para a Fase 2.1 do projeto, etapa que acelera a preparação para os ensaios clínicos.
Implante 3D vivo da Universidade de Columbia suporta centenas de libras
Na Universidade de Columbia, em Nova York, engenheiros biomédicos criaram um implante de joelho humano impresso em 3D e biologicamente vivo, batizado de NOVAKnee (ou NOVAJoint). O dispositivo utiliza biomateriais biodegradáveis combinados com células-tronco para estimular o próprio corpo a reconstruir o osso e a cartilagem naturais da articulação, sem deixar peças metálicas permanentes no organismo do paciente.
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Liderado por Clark T. Hung, professor de Engenharia Biomédica e Ciências Ortopédicas, e por Nadeen O. Chahine, professora de Engenharia Biomédica em Cirurgia Ortopédica, o grupo submeteu o implante a testes mecânicos em um joelho de cadáver acoplado a um maquinário robótico que simula o movimento humano. Durante os experimentos de laboratório, a estrutura biológica suportou centenas de libras de força — carga equivalente à gerada por um adulto caminhando rapidamente na calçada — sem registrar rachaduras ou mau funcionamento.
Se os experimentos mantiverem o ritmo esperado, a equipe de Nova York projeta que a tecnologia estará pronta para testes preliminares em pacientes com artrite avançada em cerca de 18 meses. “Isso poderia ajudar muitas pessoas. Se tudo der certo”, afirmou Nadeen Chahine, em tradução livre. Sobre a obtenção do aval regulatório para iniciar os ensaios em pacientes no futuro previsível, Clark Hung declarou: “Estamos bastante otimistas”.
Células inteligentes na Universidade de Washington em St. Louis
Uma segunda frente do programa NITRO atua na reprogramação genética direta dentro da articulação, conduzida na WashU Medicine sob a liderança conjunta de Farshid Guilak, professor de Cirurgia Ortopédica e diretor de pesquisa do hospital Shriners Children’s, e da reumatologista Christine T. N. Pham, professora de Medicina e diretora da Divisão de Reumatologia da instituição. O grupo desenvolve as chamadas células inteligentes, entregues ao joelho por meio de nanopartículas que alteram circuitos genéticos locais. “Nosso conceito é reprogramar geneticamente as células da sua articulação, incluindo a cartilagem, mas também as células no revestimento da articulação”, disse Farshid Guilak.
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Esses circuitos genéticos reprogramados funcionam como sensores biológicos que detectam sinais de inflamação ou sobrecarga mecânica no joelho e, imediatamente, ordenam a produção de proteínas analgésicas, anti-inflamatórias e formadoras de tecido cartilaginoso. Assim que a sobrecarga ou o foco inflamatório desaparece, o sistema interrompe a produção de forma autônoma. Em testes realizados em camundongos com artrite, a aplicação das nanopartículas reduziu a inflamação e gerou uma cartilagem mais saudável em poucas semanas, mantendo os circuitos genéticos restritos à articulação tratada, sem migração para outros órgãos.
Para transformar a técnica em uma injeção de aplicação anual e levá-la a testes clínicos em 18 meses, a universidade firmou parceria com a empresa CRISPR Therapeutics e a startup SynGenix. “Estamos entusiasmados em anunciar a transição bem-sucedida da Universidade de Washington em St. Louis para a Fase 2.1 do NITRO. Sua tecnologia de células inteligentes é uma terapia de injeção única e geneticamente direcionada, projetada para ser ativada apenas na articulação doente, impulsionando a regeneração da cartilagem enquanto suprime a sinalização inflamatória que alimenta a degeneração”, declarou Ross Uhrich.
Os aportes financeiros confirmados pela agência ARPA-H para o desenvolvimento das tecnologias nas universidades incluem:
- Contrato inicial da Universidade de Columbia (março de 2024): até US$ 38,95 milhões para o desenvolvimento do implante de joelho vivo;
- Previsão contratual inicial da WashU Medicine (março de 2024): até US$ 31 milhões na abertura do programa;
- Novo aporte da Fase 2.1 para a WashU Medicine (14 de outubro de 2026): US$ 17 milhões destinados à etapa pré-clínica e parcerias de biotecnologia.
Biomateriais no Colorado e medicamentos na Universidade Duke
Em Boulder, na Universidade do Colorado, a equipe chefiada pela engenheira química e biológica Stephanie Bryant investiga duas abordagens simultâneas que já reverteram quadros de artrite em testes com coelhos e porquinhos-da-índia. A primeira utiliza nanomateriais biodegradáveis para liberar gradualmente, ao longo de um ano, um fármaco já aprovado no mercado que estimula o surgimento de novas células cartilaginosas. O nome comercial desse medicamento ainda não foi revelado pelos cientistas, que aguardam a publicação dos resultados preliminares prevista para o próximo ano. A segunda técnica consiste na injeção de um biomaterial líquido patenteado que preenche cavidades no osso ou na cartilagem, solidifica-se e emprega proteínas específicas para atrair células-tronco ósseas, transformando-as em tecido cartilaginoso enquanto o material sintético se dissolve.
Já na Universidade Duke, na Carolina do Norte, o cirurgião ortopédico pediátrico Benjamin Alman, chefe do Departamento de Cirurgia Ortopédica da instituição, lidera testes com combinações de medicamentos desenhadas para acionar os mecanismos inatos do corpo humano a regenerar estruturas articulares danificadas. “Nossa ideia é que, com o estímulo certo, podemos convencer a cartilagem ou o osso danificado a se regenerar. Em ratos e camundongos artríticos, a resposta que obtivemos é bastante expressiva. Existem muitos medicamentos por aí agora que podem retardar a progressão da artrite. Mas essas combinações de medicamentos estão fazendo o joelho crescer novamente”, afirmou Alman.
Quando os tratamentos do programa NITRO chegam aos testes em humanos?
O programa NITRO foi lançado pela ARPA-H em 26 de março de 2024 como a primeira iniciativa da área de futuros da ciência da saúde na agência federal, que havia sido criada pelo governo norte-americano em 2022 para acelerar soluções biomédicas. O projeto selecionou cinco equipes universitárias no início, mas apenas quatro grupos permanecem ativos nesta quinta-feira (15), pois uma das equipes não cumpriu o cronograma de metas intermediárias e deixou o programa.
As regras contratuais do NITRO determinam que os tratamentos desenvolvidos sejam vivos, duradouros e substancialmente mais baratos que as cirurgias atuais, além de imporem uma exigência rigorosa de prazo para a transição do laboratório para o consultório. “Na ciência, é quase inédito avançar para testes de Fase 1 dentro de cinco anos”, disse Benjamin Alman sobre o ritmo imposto pelo financiamento federal.
O cronograma e os parâmetros operacionais estabelecidos para as equipes e para os métodos atuais de tratamento abrangem:
- Prazo das equipes de Columbia e WashU Medicine: cerca de 18 meses para iniciar testes preliminares em humanos;
- Meta obrigatória do programa NITRO: máximo de 2 anos para dar início aos ensaios clínicos preliminares em pacientes, sob pena de corte do financiamento federal;
- Duração total do projeto NITRO: 5 anos de desenvolvimento planejado pela agência ARPA-H;
- Vida útil de uma prótese convencional de joelho: média de 15 a 20 anos para os implantes atuais feitos de plástico e metal;
- Público atingido pela doença nos Estados Unidos: mínimo estimado de 33 milhões de norte-americanos sofrem de osteoartrite, segundo o CDC (Centro de Controle e Prevenção de Doenças).
A cartilagem de um indivíduo adulto apresenta baixa capacidade de recuperação natural porque possui poucos condrócitos, que são as células especializadas na produção de novo tecido cartilaginoso. Como não existem medicamentos aprovados capazes de reverter o desgaste articular da osteoartrite, o manejo inicial da doença costuma envolver controle de dieta, exercícios físicos, analgésicos e injeções de esteroides; quando a dor se torna intolerável, a única alternativa disponível na medicina atual é a cirurgia de substituição total da articulação por próteses metálicas e plásticas. Para tirar as novas terapias regenerativas do papel, todas as quatro equipes financiadas pelo NITRO já iniciaram tratativas com a FDA (agência reguladora de alimentos e medicamentos dos Estados Unidos) para definir quais dados adicionais de segurança serão exigidos antes da liberação oficial dos testes clínicos de Fase 1 em humanos.
