MIT cria algoritmo para tornar tratamentos cerebrais mais precisos

Programa mapeia pontos estratégicos para a infusão de medicamentos com o objetivo de garantir que as substâncias cheguem a uma região específica do sistema nervoso central

Victor Pinheiro 13/07/2020 17h07
Cérebro e tecnologia
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Pesquisadores do MIT desenvolveram um algoritmo que pode aprimorar a eficácia da administração de medicamentos no cérebro e ajudar no tratamento de distúrbios do sistema nervoso central.


O COMMAND, como é chamado o programa, localiza diferentes pontos estratégicos para infusão de "bolus" de medicamentos, com o intuito de aprimorar as chances das substâncias chegarem com precisão a uma região específica do cérebro. Na medicina, "bolus" descreve a aplicação de um volume significativo de uma droga para aumentar rapidamente a concentração do composto no organismo do paciente.

"O COMMAND aplica um princípio simples ao determinar onde colocar o medicamento: ele maximiza a quantidade de medicamento que atinge a estrutura alvo do cérebro e minimiza os tecidos expostos além dessa", explica Ashvin Bashyam, coautor de um estudo sobre o algoritmo, publicado na revista Cell, nesta quinta-feira (9). 

Segundo Bashyam, o programa considera propriedades da substância que será aplicada, como concentração mínima adequada, toxicidade e potencial de difusão nos tecidos cerebrais. A quantidade de pontos de aplicação é sempre a mais baixa possível para garantir que cirurgias sejam menos invasivas.

Em simulações computacionais, os pesquisadores conseguiram usar o COMMAND para administrar medicamentos em estruturas cerebrais compactas, por exemplo, na amígdala cerebelosa e no corpo estriado. Eles ainda aplicaram substâncias em regiões mais amplas e irregulares, como é caso do hipocampo - estrutura considerada responsável pela memória.

Reprodução

Simulações em 3D da infusão de múltiplos bolus em diferentes regiões do cérebro. Imagem: Graybiel, Cima e Langer labs (MIT)

Para estudar a eficácia do método, os cientistas injetaram medicamentos no cérebro de ratos conforme a orientação do COMMAND e avaliaram a precisão por meio de tomografias por emissão de pósitrons (PET).

Desafio

De acordo com Ann Graybiel, professora do MIT e autor sênior do projeto, apesar de avanços no tratamento de doenças neurais, direcionar medicamentos com precisão a partes específicas do cérebro ainda é um grande desafio. "O cérebro é estruturalmente complexo e as sub-regiões têm formas irregulares. Novas abordagens de entrega [de medicamentos] são urgentemente necessárias", afirma o cientista.

A precisão pode ser um fator fundamental no sucesso ou na falha de tratamentos. Isso porque distúrbios cerebrais muitas vezes estão associados a disfunções em partes específicas do cérebro. A Doença de Parkinson, por exemplo, provoca a perda de neurônios no corpo estriado.

Para Khalil Ramadi, PHD em engenharia biomédica e coautor do estudo, muitos tratamentos e ensaios clínicos falham devido à má distribuição de medicamentos após injeção intracerebral. Ele acredita que infusões aprimoradas com inteligência computacional, como o COMMAND, podem trazer mais eficácia para terapias e consistência para estudos na área da neurociência.

Já Graybiel destaca que o COMMAND pode se tornar uma plataforma para "padronizar métodos em experimentos de neurociência". Ele afirma que o algoritmo também tem o potencial de constituir a base para tratamentos crônicos de direcionamento de medicamentos.

Fonte: MIT

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