Alzheimer e cancro poderão em breve ser tratados com sons inaudíveis.

As ondas sonoras com frequências acima do limiar da audição humana são utilizadas de forma rotineira na prática médica.

Conhecidas como ultrassons, estas ondas ajudam os profissionais de saúde a diagnosticar e a acompanhar doenças e, noutro contexto bem mais feliz, permitem muitas vezes o primeiro “olá” visual aos mais recentes membros da família.

Agora, graças a avanços recentes, pessoas com problemas tão diferentes como o cancro ou doenças neurodegenerativas - incluindo a doença de Alzheimer - poderão vir a tirar partido de novas aplicações desta tecnologia.

Sou engenheiro biomédico e investigo como os ultrassons focalizados - isto é, a concentração de energia acústica num volume bem definido - podem ser ajustados com precisão para tratar diversas patologias.

Nos últimos anos, a área cresceu de forma evidente e a utilização em ambiente clínico aumentou. Em paralelo, continuam a surgir estratégias inovadoras para aplicar ultrassons focalizados no tratamento de doenças.

Ultrassons focalizados: como funcionam e por que estão a ganhar espaço na clínica

Os ultrassons são produzidos por uma sonda que integra um material capaz de transformar corrente eléctrica em vibrações e, no sentido inverso, converter vibrações em sinal eléctrico. À medida que as ondas atravessam o corpo, parte da energia é reflectida nas fronteiras entre tecidos distintos. A sonda capta esses ecos e converte-os novamente em sinais eléctricos, que os computadores usam para construir imagens dos tecidos.

Um aspecto decisivo para a adopção clínica dos ultrassons focalizados foi a capacidade de os tornar cada vez mais “guiados” e monitorizados em tempo real. Em muitos cenários, a combinação de imagem médica e modelos físicos permite alinhar melhor o alvo, ajustar a energia depositada e reforçar a segurança, sobretudo quando o objectivo é actuar em estruturas sensíveis.

Outra dimensão prática é a natureza minimamente invasiva: sempre que a indicação é adequada, ultrassons focalizados podem reduzir a necessidade de intervenções abertas e de internamentos prolongados. Ainda assim, a selecção criteriosa dos doentes e a execução por equipas experientes continuam a ser fundamentais para maximizar benefícios e minimizar riscos.

Uma breve história dos ultrassons focalizados

Há mais de 80 anos, investigadores perceberam que, ao concentrar ondas de ultrassons numa região com cerca do tamanho de um grão de arroz, era possível aquecer e destruir tecido cerebral. O princípio lembra o acto de concentrar a luz solar com uma lupa para incendiar uma folha seca.

Com base nessa observação, os primeiros estudos começaram a explorar o potencial terapêutico dos ultrassons focalizados em perturbações neurológicas, no controlo da dor e até no tratamento do cancro.

Apesar do entusiasmo inicial, existiam obstáculos técnicos que atrasavam a aplicação em doentes. Um exemplo marcante é o crânio: como absorve parte da energia dos ultrassons, tornou-se difícil fazer chegar ao cérebro feixes focalizados com energia suficiente para atingir tecido lesionado.

Esse problema foi ultrapassado quando se integraram grandes conjuntos de transdutores de ultrassons - as peças que convertem sinais eléctricos em vibração e vice-versa - com informação baseada em imagem sobre a forma e a densidade do crânio. Assim, foi possível ajustar com muito maior rigor os feixes até aos alvos.

Só depois de avanços importantes recentes, tanto na tecnologia de imagem como na física acústica, é que o potencial dos ultrassons se começou a concretizar de forma mais ampla na clínica. Já foram concluídos - ou estão em curso - centenas de ensaios clínicos destinados a tratar dezenas de condições diferentes.

Um dos sucessos mais notórios foi no tremor essencial, que causa tremores involuntários, geralmente nas mãos. Hoje, tratamentos com ultrassons focalizados para tremor essencial são realizados de forma rotineira em muitos locais do mundo.

Na minha perspectiva, entre as aplicações mais promissoras dos ultrassons focalizados destacam-se: melhorar a administração de fármacos ao cérebro, estimular respostas imunitárias contra o cancro e tratar doenças raras do sistema nervoso central.

Levar medicamentos ao cérebro

A barreira hematoencefálica é uma solução evolutiva extremamente eficaz para afastar substâncias nocivas de um órgão vital. É formada por células muito estreitamente unidas que revestem o interior dos vasos sanguíneos.

Esta barreira permite apenas a entrada de certos tipos de moléculas, protegendo o cérebro de agentes patogénicos e toxinas. No entanto, no contexto terapêutico, torna-se um problema: impede que muitos tratamentos cheguem ao seu alvo.

Há mais de 20 anos, estudos pioneiros demonstraram que pulsos de baixa intensidade de ultrassons focalizados podiam abrir temporariamente a barreira hematoencefálica ao provocar a oscilação de microbolhas existentes nos vasos sanguíneos.

Esse movimento de vai-e-vem exerce forças sobre as paredes dos vasos e cria, por pouco tempo, poros minúsculos que permitem que fármacos presentes no sangue entrem no cérebro. Um ponto crucial é que a abertura acontece apenas nas zonas onde se aplica o feixe de ultrassons focalizados.

Após muitos anos a avaliar a segurança desta técnica e a melhorar o controlo da energia acústica, foram desenvolvidos vários dispositivos que usam ultrassons focalizados para abrir a barreira hematoencefálica com fins terapêuticos.

Neste momento, decorrem ensaios clínicos para testar a capacidade destes dispositivos em transportar medicamentos para o cérebro no tratamento de condições como glioblastoma, metástases cerebrais e doença de Alzheimer.

Em paralelo, houve progressos substanciais no desenvolvimento de terapias génicas para diversas doenças cerebrais. A terapia génica baseia-se em corrigir ou substituir material genético defeituoso para tratar uma doença específica.

Aplicar terapia génica ao cérebro é particularmente difícil porque, em regra, essas abordagens não atravessam a barreira hematoencefálica.

Estudos em animais mostraram que a abertura da barreira hematoencefálica com ultrassons focalizados pode facilitar a entrega de terapias génicas aos seus alvos no cérebro, criando condições para que esta estratégia venha a ser testada em pessoas.

Estimular respostas imunitárias contra o cancro

A imunoterapia oncológica procura “ensinar” o sistema imunitário do próprio doente a combater a doença. Porém, muitos doentes - sobretudo com cancro da mama, cancro do pâncreas e glioblastoma - apresentam tumores imunologicamente “frios”, isto é, pouco responsivos às imunoterapias tradicionais.

Os investigadores descobriram que os ultrassons focalizados conseguem destruir tumores sólidos de formas que ajudam o sistema imunitário a identificar e eliminar melhor as células cancerígenas.

Uma das vias para isso acontecer é a transformação do tumor em detritos celulares que podem literalmente escoar até aos gânglios linfáticos. Quando as células imunitárias nesses gânglios entram em contacto com esses detritos, podem iniciar uma resposta imunitária dirigida especificamente contra o cancro.

Impulsionada por estes avanços, a Universidade da Virgínia criou, em 2022, o primeiro centro do mundo dedicado à imuno-oncologia com ultrassons focalizados, para apoiar a investigação nesta área e acelerar a translação das abordagens mais promissoras para a prática clínica.

Por exemplo, colegas meus estão a conduzir, nesse centro, um ensaio clínico que avalia a combinação de ultrassons focalizados e imunoterapia no tratamento de doentes com melanoma avançado.

Tratar doenças raras com ultrassons focalizados

A investigação em ultrassons focalizados tem-se concentrado sobretudo nas doenças mais frequentes e devastadoras, como o cancro e a doença de Alzheimer. Ainda assim, considero provável que o avanço contínuo da tecnologia - e a sua utilização mais alargada na clínica - venha a beneficiar também pessoas com doenças raras.

Uma doença rara que tem particular interesse para o meu laboratório é a malformação cavernosa cerebral (MCC). As MCC são lesões no cérebro que surgem quando as células que formam os vasos sanguíneos entram em crescimento descontrolado. Embora incomuns, quando estas lesões aumentam e sangram, podem causar sintomas neurológicos incapacitantes.

A abordagem mais comum para tratar MCC é a remoção cirúrgica das lesões; no entanto, algumas localizam-se em áreas do cérebro de difícil acesso, o que aumenta o risco de efeitos secundários. A radioterapia é outra opção, mas também pode provocar efeitos adversos graves.

Observámos que a abertura da barreira hematoencefálica com ultrassons focalizados pode melhorar a entrega de fármacos às MCC. Além disso, verificámos também que o próprio tratamento com ultrassons focalizados foi capaz de impedir o crescimento das MCC em ratinhos, mesmo sem administração de qualquer medicamento.

Embora ainda não compreendamos totalmente de que modo os ultrassons focalizados estabilizam as MCC, a vasta evidência sobre a segurança desta técnica - recolhida em doentes tratados por outras condições - já permitiu que neurocirurgiões começassem a desenhar ensaios clínicos para testar esta abordagem em pessoas com MCC.

Com mais investigação e melhorias tecnológicas, espero que os ultrassons focalizados se tornem uma opção terapêutica viável para muitas doenças raras de grande impacto.

Richard J. Price, Professor de Engenharia Biomédica, Universidade da Virgínia

Este artigo foi republicado a partir de A Conversa ao abrigo de uma licença “Comuns Criativos”. Leia o artigo original.