Pesquisa de medicamentos em microgravidade avança de estudos de cristais na ISS para a fabricação comercial

NASA vem permitindo que cientistas estudem há décadas o impacto da microgravidade no desenvolvimento de medicamentos, começando com o ônibus espacial. Uma empresa espacial privada, Varda Space Industries, começou a lançar pequenas cápsulas não tripuladas equipadas com biorreatores autônomos que passam de algumas semanas a meses em microgravidade e podem processar produtos farmacêuticos na ausência da gravidade, e a Varda anunciou uma colaboração com a United Therapeutics Corporation para explorar o uso da microgravidade no desenvolvimento de tratamentos aprimorados para uma doença pulmonar rara.

Houve alguns sucessos notáveis nesse período, como a capacidade de cultivar, em 2019, uma forma cristalina mais uniforme do medicamento oncológico Keytruda. Isso abriu a possibilidade de administrar o medicamento por injeção, em vez de exigir que o paciente passasse horas em uma clínica para recebê-lo por via intravenosa.

Na terça-feira, 12 de maio, Gerard Capellades, professor assistente de engenharia química da Henry M. Rowan College of Engineering, planeja enviar experimentos de cristalização para a órbita da Terra a bordo da International Space Station. Com essa pesquisa, ele espera compreender melhor como a microgravidade afeta a formação de cristais, como os presentes em comprimidos e cápsulas preenchidas com pó, com o objetivo de aprimorar a produção desses medicamentos.

Os experimentos de Capellades serão realizados dentro da plataforma automatizada da Redwire para o cultivo de cristais proteicos de alta qualidade em microgravidade, chamada PIL-BOX. Embora outros pesquisadores já tenham cristalizado medicamentos no espaço, os experimentos anteriores se concentraram em cristais formados por uma única substância; o experimento de Capellades será o primeiro a incorporar um aditivo a esse processo.

Comprimidos farmacêuticos, semicondutores, aço, chocolate e até cálculos renais são todos cristais. As moléculas em solução primeiro se deslocam até a superfície do cristal e, em seguida, se ligam ao cristal em crescimento. A microgravidade desacelera esse movimento inicial e, muitas vezes, a taxa geral de crescimento cristalino. Isso resulta em cristais mais definidos e de maior qualidade.

Capellades espera observar que os cristais cultivados na ISS durante esse experimento se desenvolvam mais lentamente, resultando em um produto mais homogêneo. Experimentos anteriores mostraram que cristais de insulina, que regula a glicemia, ficaram excepcionalmente grandes e bem ordenados quando cultivados no espaço. O tamanho e o grau de ordenamento dos cristais podem afetar a liberação de um medicamento, potencialmente criando oportunidades para melhorar sua administração.

Atualmente, os medicamentos cristalinos contêm principalmente substâncias únicas. Capellades tem interesse em adicionar um segundo ingrediente seguro para gerar ligas farmacêuticas. Em seus experimentos, Capellades cristalizará substâncias comuns, como acetaminofeno, com corantes roxos atuando como aditivos, usando a cor como marcador visual de sua distribuição dentro do cristal. Os experimentos seguirão para a ISS a bordo da missão comercial de reabastecimento SpaceX CRS-34.

Para esta investigação mais recente, a Rowan University está trabalhando em nome da Redwire para ampliar oportunidades mútuas de pesquisa. A Redwire está financiando o estudo por meio de um contrato do programa NASA In-Space Production Applications. Assim que a PIL-BOX preparada estiver instalada na ISS, a equipe de operações em órbita iniciará um programa automatizado para dar início ao processo de cristalização, e uma câmera microscópica montada dentro do módulo tirará fotos a cada poucos minutos para que a equipe na Terra possa acompanhar o experimento se desenrolando quase em tempo real.

A NASA subsidiou grande parte desse trabalho, normalmente arcando com os custos consideráveis de transportar a pesquisa até a ISS e com o tempo dos astronautas para conduzi-la no local. Havia, porém, contrapartidas, como longos prazos de espera para levar a pesquisa ao espaço. Ainda assim, ficou claro que pode haver algumas aplicações comerciais para fabricar medicamentos no espaço.

A Varda lançou o primeiro de seus veículos, W-1, em meados de 2023, e outros cinco veículos foram lançados desde então. Como parte do acordo com a United Therapeutics, a Varda e a United Therapeutics usarão a influência da microgravidade sobre a estrutura e as propriedades de cristalização de compostos terapêuticos para melhorar sua estabilidade e administração.

Independentemente dos resultados, as empresas farmacêuticas talvez ainda não transfiram a fabricação para a órbita, mas os avanços na tecnologia espacial podem tornar a produção fora da Terra cada vez mais viável no futuro. Capellades prevê que empresas farmacêuticas usem cristais cultivados no espaço como sementes para um melhor crescimento cristalino na Terra, nos casos em que o aditivo estabilize uma nova estrutura cristalina. A produção completa, no espaço, de ligas cristalinas tem mais probabilidade de fazer sentido para materiais de alto valor usados apenas em quantidades minúsculas, por exemplo, em certos semicondutores ou em óptica a laser.