Coração virtual começa a bater em simulador humano

Corte do coração mostrando as vias elétricas simuladas pelo novo programa.
[Imagem: Rafael Bordas/David Gavaghan/Vicente Grau/Blanca Rodriguez/University of Oxford]

Órgãos virtuais

A maior parte das drogas desenvolvidas pela indústria farmacêutica nunca se transforma em remédios nas prateleiras das farmácias.

Dentre essas pesquisas frustradas, cerca de 40% falha por uma única razão: elas causam efeitos colaterais no coração humano.

Uma pesquisa recente mostrou que uma das principais razões para isso é o uso de corações de camundongos para testar remédios para o homem, quando corações de camundongos são radicalmente diferentes dos corações humanos.

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É por isso, e devido à pressão crescente para o fim das experiências científicas com animais, que os cientistas estão se voltando para os computadores, para simular o funcionamento de órgãos virtuais.

Simuladores de órgãos humanos

Assim como existem simuladores de carros e aviões, com precisão suficiente para que sejam usados para treinar pilotos de verdade, começam a surgir os simuladores de órgãos humanos.

O mais recente avanço na área é um simulador da atividade elétrica do coração humano, que acaba de ser criado por uma equipe de nove universidades europeias.

O simulador vai permitir que os cientistas estudem os efeitos sobre o coração de cada droga sendo pesquisada, particularmente quanto ao potencial do fármaco para produzir arritmia, um dos problemas mais comuns encontrados no desenvolvimento de novos medicamentos.

Mas não apenas, isso. Se o tecido cardíaco for danificado, os cientistas poderão usar o simulador para identificar o melhor local para a colocação de um marca-passos.

Este é um dos primeiros resultados de um projeto internacional, chamado Homem Fisiológico Virtual, que pretende criar um grande simulador de todo o corpo humano.

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No futuro, o projeto Homem Fisiológico Virtual vai permitir que os cirurgiões fundam dados virtuais com os dados reais do seu paciente para otimizar as intervenções e os tratamentos.
[Imagem: AZ/IS/S. Kaulitzki/M. Abildgaard/V. Yakochuk]

Canais iônicos

Um simulador nunca é completo, sobretudo porque os cientistas estão continuamente descobrindo novos detalhes do funcionamento dos órgãos humanos.

Por exemplo, embora o coração seja um órgão essencialmente elétrico, seus "circuitos" ainda não são totalmente compreendidos.

O novo simulador só foi possível graças a uma descoberta recente de três canais iônicos no interior do coração que são cruciais para a transmissão da corrente elétrica.

Determinadas drogas alteram a atividade normal desses canais, alterando a temporização da atividade celular no ritmo do coração e, em última instância, alterando o ritmo cardíaco.

Coração ao nível celular

A fim de entender o coração, é necessário estudar as estruturas micro-celulares, até chegar a uma compreensão do sistema como um todo.

"Primeiro você tem que descobrir como uma célula funciona. Cada célula tem mais de 50 canais iônicos. Há bilhões de células. Em vez de modelar cada célula, você pode usar computadores de alto desempenho para descobrir a importância dos canais iônicos e ampliá-los a partir daí, explica a Dra. Katherine Fletcher, da Universidade de Oxford, no Reino Unido, coordenadora do projeto.

"Se o modelo identificar algum perigo na droga, então nós podemos testá-la em células reais em laboratório para ver se esse sinal de alerta deve ser levado a sério. Com isto, as predições são mais rápidas e mais precisas," afirma ela.

Simulador do corpo humano

É claro que a atividade elétrica é apenas um dos aspectos do funcionamento do coração. Mas os cientistas não pretendem parar por aqui, e o projeto vai continuar.

"Estamos distantes de um modelo unificado de tudo. Exatamente como uma droga não trata todas as doenças, um modelo possivelmente nunca poderá descrever todos os aspectos do corpo humano," reconhece Fletcher.

"Mas, se nós pudermos fazer esses modelos trabalharem em conjunto, nós poderemos combiná-los para estudar o que devemos olhar em um paciente em particular," avalia a cientista.

Um desses simuladores está sendo desenvolvido na Universidade de São Paulo, voltado para estudar as doenças neuromusculares.