Mais de 37 milhões de pessoas nos Estados Unidos têm diabetes e cerca de 8,4 milhões precisaram tomar insulina em 2022 para reduzir o nível de açúcar no sangue, de acordo com a Associação Americana de Diabetes. No Brasil, a população diabética já soma 16,8 milhões de pessoas, entre as quais aproximadamente 560 mil têm diagnóstico de diabetes tipo 1 e necessitam de insulinas diariamente, conforme dados da Sociedade Brasileira de Diabetes.
A insulina, no entanto, é difícil de ser administrada no corpo por via oral porque é uma proteína facilmente destruída no estômago. Embora os pesquisadores estejam desenvolvendo pílulas melhores e adesivos para a pele que monitoram o açúcar no sangue e liberam insulina automaticamente, a maneira mais confiável atualmente de tomar insulina é por meio de injeções frequentes.
Sou professor de farmacologia e toxicologia na Faculdade de Medicina da Universidade de Indiana, onde meus colegas e eu estudamos sistemas de administração de medicamentos. A pesquisa de formas inovadoras de introduzir medicamentos no corpo pode melhorar a resposta e a adesão dos pacientes aos tratamentos.
Uma maneira mais fácil de tomar insulina seria música para os ouvidos de muitas pessoas com diabetes, especialmente aquelas que não gostam de agulhas. Em um estudo recente publicado na revista The Lancet Diabetes & Endocrinology, os pesquisadores projetaram células para liberar insulina em resposta a ondas sonoras específicas: a música da banda Queen. Ainda que um longo caminho deva ser percorrido antes que essa opção esteja ao alcance dos diabéticos, o novo sistema poderá um dia substituir a injeção de insulina por uma dose de rock ‘n’ roll.
O que é diabetes?
O diabetes é uma doença crônica que surge quando o corpo não produz insulina suficiente ou não responde à insulina. A insulina é um hormônio produzido pelo pâncreas em resposta ao aumento da concentração de açúcar no sangue quando o organismo digere os alimentos. Esse hormônio crucial leva os açúcares do sangue para os músculos e tecidos, onde são usados ou armazenados como energia.
Sem insulina, os níveis de açúcar no sangue permanecem altos e causam sintomas que incluem micção frequente, sede, visão embaçada e fadiga. Se não for tratada, essa hiperglicemia pode ser fatal, causando danos aos órgãos e coma diabético. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA, o diabetes é a causa número 1 de insuficiência renal, amputações de membros inferiores e cegueira em adultos, o que o torna a oitava causa mais comum de morte nos EUA.
O tratamento do diabetes é simples: Quando o corpo estiver com falta de insulina, dê a ele mais insulina. Os cientistas dominaram a produção do hormônio, mas a injeção direta é a única maneira eficaz de introduzi-lo no corpo. Os pacientes diabéticos geralmente precisam carregar frascos de insulina e agulhas ou canetas aplicadoras para onde quer que vão. Considerando que muitas pessoas têm medo de agulhas, essa pode não ser a maneira ideal de controlar a doença.
Esse desafio fez com que os pesquisadores procurassem novas maneiras de administrar a insulina com mais facilidade.
O que é engenharia celular?
As células são a unidade básica da vida. Seu corpo é composto por centenas de tipos diferentes de células que desempenham funções especializadas. Em alguns pacientes diabéticos, as células beta pancreáticas que produzem insulina apresentam mau funcionamento ou morrem. E se houvesse uma maneira de substituir essas células defeituosas por novas células que pudessem produzir insulina sob demanda?
É aí que entra a engenharia celular. A engenharia celular envolve a modificação genética de uma célula para que ela desempenhe uma função específica, como a produção de insulina. Instalar o gene que produz a insulina nas células não é difícil, mas controlar quando a célula a produz tem sido um desafio. A insulina deve ser produzida somente em resposta aos altos níveis de açúcar no sangue após uma refeição, e não em qualquer outro momento.
Os pesquisadores têm explorado a ideia de usar canais iônicos - proteínas incorporadas na membrana de uma célula que regulam o fluxo de íons como cálcio ou cloreto - como um dispositivo de controle remoto para ativar a atividade celular. As células com tipos específicos de canais iônicos em suas membranas podem ser ativadas em resposta a determinados estímulos, como luz, eletricidade, campos magnéticos ou estimulação mecânica. Esses canais iônicos existem naturalmente como dispositivos sensoriais para ajudar as células e os organismos a responder à luz, ao magnetismo, ao toque ou ao som. Por exemplo, as células ciliadas do ouvido interno têm canais iônicos mecanossensíveis que respondem a ondas sonoras.
Combinando engenharia celular com o Queen
O professor de bioengenharia Martin Fussenegger, da ETH Zurich, uma universidade na Basileia, Suíça, liderou um estudo recente que utilizou um canal de íons mecanossensível como controle remoto para sinalizar às células que produzissem insulina em resposta a ondas sonoras específicas.
Essas “células controladas por MUSIC e liberadoras de insulina” - MUSIC é a abreviação de music-inducible cellular control (controle celular induzido por música) - foram cultivadas em laboratório ao lado de alto-falantes. Sua equipe testou uma variedade de gêneros musicais de diferentes intensidades e velocidades.
Entre as músicas tocadas estavam canções pop, como “Billie Jean”, de Michael Jackson, “We Will Rock You”, do Queen, e “Hotel California”, dos Eagles; peças clássicas, como “Für Elise”, de Beethoven, e “Alla Turca”, de Mozart; e temas de filmes, como “Live To Rise”, do Soundgarden, que foi apresentada em “Os Vingadores”, um filme da Marvel. Os pesquisadores descobriram que a música pop com graves fortes e as trilhas sonoras de filmes foram mais capazes de desencadear a liberação de insulina em comparação com a música clássica, e as células foram capazes de liberar insulina minutos após a exposição à música.
Em particular, eles descobriram que a música “We Will Rock You”, do Queen, imitava mais fielmente a taxa de liberação de insulina nas células beta pancreáticas normais.
A equipe então implantou as células controladas por MUSIC e liberadoras de insulina em camundongos diabéticos. Ouvir a música do Queen por 15 minutos, uma vez por dia, fez com que a quantidade de insulina no sangue dos camundongos voltasse aos níveis normais. Os níveis de açúcar na circulação sanguínea também voltaram ao normal. Em contrapartida, os camundongos que não foram expostos à música permaneceram hiperglicêmicos.
A música poderia induzir a produção de insulina nas pessoas?
Apesar desses resultados promissores, são necessárias muito mais pesquisas antes que essa abordagem musical para a produção de insulina possa ser considerada para uso humano.
Uma preocupação é a possibilidade de produzir insulina em excesso, o que também pode causar problemas de saúde. O estudo de Fussenegger descobriu que a conversa e o ruído de fundo, como o barulho de aviões, cortadores de grama ou caminhões de bombeiros, não acionaram o sistema de produção de insulina em camundongos. A música também precisava ser tocada perto do abdômen, onde as células controladas por MUSIC e liberadoras de insulina foram implantadas.
Em um e-mail, Fussenegger explicou que devem ser realizados testes clínicos extensos para garantir a eficácia e a segurança da técnica e para determinar a duração dos implantes celulares. Assim como ocorre com a introdução de qualquer material estranho no corpo, a rejeição do tecido também é uma preocupação.
A engenharia celular pode um dia oferecer uma alternativa muito necessária às injeções frequentes de insulina para milhões de pessoas com diabetes em todo o mundo. No futuro, diferentes tipos de células poderão ser projetados para liberar outros medicamentos no corpo de forma mais conveniente.