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Desde o início, Mat Risher jurou que a diálise não iria acabar com a sua vida. Ele tinha estado a trabalhar numa empresa de software, conduzindo pesquisas num simulador de corrida de automóveis, quando os danos renais causados pelo lúpus o obrigaram a iniciar os tratamentos de filtragem de sangue três vezes por semana.

Cinco anos passaram, e as sessões esvaziaram a sua determinação. O jovem de 33 anos trabalha agora em part-time. Em dias bons, ele gosta de experimentar novas receitas. Nos dias maus, o seu lúpus inflama-se e a tensão da diálise incessante deixa-o drenado. “Nos tempos intermédios, não tenho vida social, não tenho vida de namoro”, diz Risher, que vive mesmo à saída de Seattle, Washington. “Tornei-me um recluso no meu quarto”

Risher é relativamente afortunado; tem acesso a tratamento, enquanto que até sete milhões de pessoas podem morrer todos os anos sem receber tais cuidados1. Mas Risher, membro de um conselho consultivo de doentes do Centro de Inovação em Diálise (CDI) de Seattle, está impaciente por uma opção mais viva do que a diálise – que se mantém em grande parte igual há 50 anos.

Vá até qualquer instalação, diz o co-director do CDI Buddy Ratner, e encontrará uma grande máquina à cabeceira de cada pessoa submetida a diálise. “Hoje em dia, vai ter ecrãs LCD e controlos modernos”, diz ele. “Mas vejam as fotografias dos anos sessenta dessas máquinas. Parecem bastante semelhantes ao que estamos a fazer hoje”. A sobrevivência aumentou, mas ainda assim, apenas 42% dos pacientes dos EUA que recebem a forma de tratamento mais comum, conhecida como hemodiálise, vivem mesmo durante cinco anos – menos do que para muitos cancros.

Ratner está entre um quadro internacional de médicos, bioengenheiros e empresários que trabalham para revolucionar o tratamento de insuficiência renal, concebendo dispositivos que são portáteis o suficiente para serem levados para o trabalho ou para a cintura. Alguns estão mesmo a desenvolver rins artificiais que poderiam ser implantados cirurgicamente.

As complexidades continuam a ser assustadoras. A diálise imita mal a sofisticação do rim humano, e as versões melhoradas e mais portáteis necessitarão de componentes miniaturizados e uma redução substancial na quantidade de água necessária. Quaisquer abordagens que façam uso de materiais biológicos enfrentarão também obstáculos regulamentares íngremes.

Mas uma nova onda de financiamento está a ajudar a inverter os anos de estagnação. No ano passado, o Presidente dos EUA Donald Trump emitiu uma ordem executiva sobre a saúde dos rins, incluindo estratégias para reduzir a escassez de rins disponíveis para transplante, encorajar mais diálise em casa e incentivar a investigação sobre rins artificiais através de uma parceria chamada KidneyX. A parceria é liderada pelo governo dos EUA e pela Sociedade Americana de Nefrologia e planeia angariar 250 milhões de dólares ao longo dos próximos cinco anos. No ano passado, concedeu um total de 1,1 milhões de dólares a 15 equipas de investigação sediadas nos EUA que se ocuparam de várias peças do puzzle de diálise, incluindo grupos que procuram dispositivos de diálise viáveis e enxertos de rins com bioengenharia.

Em todo o mundo, os ensaios clínicos de dispositivos portáteis estão a avançar, e os investigadores estão a finalizar uma abordagem de baixa tecnologia que esperam atingir regiões do mundo onde a água limpa não é fiável e a diálise é escassa.

Todos estes esforços são uma gota no oceano em comparação com a pesada conta para tratar pessoas que vivem com doença renal em fase terminal – pelo menos 35 mil milhões de dólares anuais só nos Estados Unidos. Mas o campo está em alta. John Sedor, um nefrologista da Clínica Cleveland em Ohio, que preside o comité de direcção do KidneyX, prevê que um dispositivo muito mais portátil estará disponível nos próximos cinco anos, e o primeiro dispositivo utilizável na próxima década. “Penso que este é um momento notável e estamos num ponto de viragem no nosso campo”, diz ele.

Que a inovação há muito que é esperada, diz Valerie Luyckx, uma nefrologista do Hospital Cantonal Graubünden, na Suíça, que investiga a carga global da doença renal. A diálise “é uma indústria multibilionária, com múltiplos biliões de dólares de lucros desde o início dos anos 60”, diz ela. “E ninguém se preocupou em tentar inovar até que, de repente, haja investigação e financiamento para a mesma”

Um órgão inteligente

Os rins são órgãos complexos e resilientes, cada um com aproximadamente o tamanho de um punho. Filtram cerca de 140 litros de sangue por dia, deixando para trás um ou dois litros de água e resíduos sob a forma de urina.

Cada rim apresenta uma malha de cerca de um milhão de pequenas unidades filtrantes, chamadas nefrónios. O sangue que entra num nefrónio passa por um aglomerado de pequenos vasos chamados glomérulos. As paredes finas do glomérulo permitem a passagem de resíduos, água e outras pequenas moléculas, ao mesmo tempo que bloqueiam as maiores, tais como proteínas e células sanguíneas. A partir daí, o fluido filtrado flui para os túbulos renais, onde o equilíbrio de minerais, água, sais e glucose é calibrado e as moléculas necessárias às funções corporais são reabsorvidas na corrente sanguínea.

Mas muitas condições médicas podem esticar os rins, incluindo diabetes, obesidade e hipertensão arterial. E essas condições estão a tornar-se mais comuns. Até 2030, prevê-se que 5,4 milhões de pessoas em todo o mundo irão receber diálise ou um transplante, e muitas mais irão morrer sem1,

Para a hemodiálise, os pacientes precisam geralmente de viajar para uma clínica, onde estão ligados a uma máquina com mais de 100 kg que filtra o sangue do paciente através de uma membrana semipermeável, concebida para replicar a função do glomérulo. Em seguida, é utilizada uma solução de diálise à base de água para reequilibrar os componentes do sangue e transportar as toxinas pelo ralo. A hemodiálise é muito melhor para replicar a filtração do que para conseguir a recalibração subtil fornecida pelos túbulos renais, diz Jonathan Himmelfarb, o outro co-director do CDI. Rins saudáveis fazem ajustamentos subtis 24 horas por dia, enquanto os doentes recebem apenas 12 horas de diálise em 3 sessões por semana, diz ele. O reequilíbrio do sangue tão abruptamente pode ser um choque para o corpo e levar horas a recuperar. Isto é o dublado washout de diálise. Risher, que leva um vaivém para diálise, adormece frequentemente a caminho de casa.

O tratamento ineficiente é também muito dispendioso, tanto quanto $91.000 anuais por paciente nos Estados Unidos. E para além de utilizar muita água, a abordagem actual consome grandes quantidades de energia e materiais como o plástico. “Utilizamos grandes quantidades de água – não é uma terapia verde”, diz Sedor.

Plus, o acesso é desigual em todo o mundo. Não mais do que um terço das pessoas na Ásia fazem diálise, e ainda menos em África1 (ver ‘Uma necessidade negligenciada’). E mesmo quando os doentes na África subsariana começam os tratamentos, raramente são capazes de os sustentar durante mais de alguns meses2.

A razão, em grande parte, é o custo. Mesmo quando o governo paga as sessões, a família do paciente tem frequentemente de pagar a conta dos testes laboratoriais, medicamentos e outros custos, diz Gloria Ashuntantang, uma nefrologista do Hospital Geral de Yaounde, nos Camarões. “A maioria dos nossos pacientes vai parar a terapia a meio caminho, depois de terem vendido todos os bens, e as crianças terem abandonado a escola”

P>P>Posto isto, tem havido uma falta de esforço para melhorar o procedimento, em parte porque o tratamento provou ser altamente rentável para os prestadores de diálise em todo o mundo, diz Murray Sheldon, médico e director associado para a tecnologia e inovação no Centro de Dispositivos e Saúde Radiológica da US Food and Drug Administration (FDA). “Eles têm uma vaca de dinheiro. E não há necessidade de fazer qualquer inovação”. As empresas de diálise desafiam esse argumento. Brad Puffer, porta-voz da Fresenius Medical Care em Waltham, Massachusetts, com sede nos EUA, afirma que a sua empresa está a investir em melhorias, incluindo um dispositivo de hemodiálise que incorpora um material concebido para reduzir a coagulação sanguínea, um potencial efeito secundário que os receptores de hoje têm de tomar medicamentos para prevenir.

Rim numa mochila

Um dos grandes problemas da diálise moderna é que as máquinas requerem grandes quantidades de água: 120-180 litros para cada sessão de 4 horas, diz Himmelfarb. “Obviamente ninguém pode transportar isso à sua volta porque pesaria toneladas”. Existem alguns modelos dentro de casa comercializados como portáteis: Fresenius vende um aparelho que diz dar mais mobilidade aos pacientes. Pesa 34 quilos e pode ser utilizado com uma torneira doméstica, desde que a água cumpra certos padrões de qualidade. Mas a primeira prioridade em tornar a diálise mais conveniente é remover a necessidade de um abastecimento externo de água.

Em Seattle, os investigadores da CDI desenvolveram uma técnica que empurra a solução de diálise usada através de um cartucho que utiliza luz para converter a ureia – uma toxina chave visada pela diálise – em azoto e dióxido de carbono, de modo a que a solução possa ser reciclada3. O método pode remover 15 gramas de ureia em 24 horas, suficiente para a maioria das pessoas com insuficiência renal, e requer apenas 750 mililitros de solução, diz Himmelfarb.

O dispositivo de hemodiálise autónomo da equipa poderia ser tornado compacto o suficiente para caber dentro de uma caixa rolante, diz Himmelfarb, não pesando mais de 9 quilos. O ideal seria que os pacientes o utilizassem diariamente, diz ele.

Um outro grupo que tentava reduzir o tamanho da diálise foi recentemente formado pela Fundação Holandesa dos Rins, a empresa de dispositivos médicos Debiotech em Lausanne, Suíça, e seguradoras sem fins lucrativos. O seu último protótipo, que espera disponibilizar aos pacientes até 2023, pesa cerca de 10 quilos e necessitará apenas de 6 litros de solução, segundo Ton Rabelink, nefrologista do Centro Médico da Universidade de Leiden, na Holanda, que faz parte do conselho consultivo médico da empresa, chamado NextKidney. O dispositivo, que poderia ser utilizado em casa, limita a quantidade de solução de diálise necessária utilizando um material absorvente para absorver as toxinas, diz Rabelink.

Em Singapura, investigadores da empresa de tecnologia médica AWAK têm vindo a testar um dispositivo ainda mais leve, que não pesa mais de 3 quilos. Foi concebido para diálise peritoneal, uma técnica que utiliza um cateter para enviar solução de diálise para a cavidade abdominal, onde um revestimento (o peritoneu) filtra as toxinas do sangue para que possam drenar, juntamente com a solução, para um saco vazio.

O dispositivo AWAK depende de uma bomba e de um cartucho para absorver as toxinas da solução utilizada para que possa ser recirculado. Cada tratamento diário duraria de sete a dez horas.

A empresa concluiu um ensaio de segurança envolvendo 15 adultos no Hospital Geral de Singapura em 2018. Não relatou nenhum acontecimento adverso grave, embora alguns pacientes tenham sentido desconforto abdominal ou inchaço. O dispositivo é um dos vários produtos mais portáteis em desenvolvimento que a FDA concordou em acelerar através do seu programa de “dispositivos inovadores”.

Mas testar um dispositivo no ambiente controlado de um hospital é muito diferente de o utilizar na vida diária, diz Arshia Ghaffari, um investigador que dirige serviços de diálise na Universidade do Sul da Califórnia, em Los Angeles. Além disso, é possível que a constante recirculação da solução de diálise possa esticar membranas delicadas e “queimar o peritoneu mais rapidamente”, diz ele. Um porta-voz da empresa descontou essa preocupação, dizendo que o fluido é recirculado em pequenos incrementos, apenas 250 mililitros de cada vez.

Em algumas regiões do mundo, a diálise peritoneal não é uma opção, devido aos custos de transporte dos pesados sacos de solução. Um concurso internacional liderado pelo George Institute for Global Health em Camperdown, Austrália, em 2015 procurou formas de melhorar o acesso.

A tecnologia vencedora, desenvolvida pelo engenheiro irlandês Vincent Garvey, incorpora um kit leve que inclui sacos estéreis contendo uma mistura seca (dextrose e sais), juntamente com um destilador de água do tamanho de uma caixa de pão, que esteriliza a água utilizada para fazer a mistura. Um mês de fornecimentos poderia ser enviado numa caixa de 3 quilos – uma grande melhoria em relação a um dia típico de fornecimento, que pesa 8 quilos, diz John Knight, director executivo da Ellen Medical Devices em Camperdown, que foi formada para desenvolver o protótipo. O objectivo de Knight é concluir um ensaio clínico até ao final do próximo ano.

Recriar o rim

Investigadores da Universidade da Califórnia, São Francisco (UCSF), e da Universidade Vanderbilt em Nashville, Tennessee, contornaram dispositivos externos e em vez disso concentraram-se no desenvolvimento de um protótipo de rim que esperam que um dia seja implantado cirurgicamente no corpo de um paciente. Não seria necessária uma bomba porque seria ligada a artérias-chave e alimentada por pressão arterial, diz o nefrologista de Vanderbilt William Fissell, que co-dirige a investigação com o Shuvo Roy.

da UCSF. O dispositivo contém duas peças-chave: um sistema de filtração sanguínea e um módulo de recalibração de células. O filtro é feito de membranas de silício com poros à escala nanométrica que são concebidos para imitar o glomérulo. O módulo de recalibração utiliza células tubulares de rins humanos descartados para reequilibrar os componentes do sangue, diz Fissell.

No final do ano passado, investigadores relataram numa reunião da Sociedade Americana de Nefrologia que tinham realizado o primeiro teste seguro do módulo de recalibração em suínos, sem qualquer dos problemas graves frequentemente observados com dispositivos implantados, incluindo uma reacção imunitária ou coágulos sanguíneos.

Mas a Rabelink pensa que os dispositivos implantáveis serão mais difíceis de desenvolver, uma vez que dependem de uma mistura de elementos artificiais e biológicos, complicando o desenho e criando obstáculos regulamentares extra. Entretanto, ele postula que os avanços na investigação de células estaminais poderão ultrapassar tais esforços. “No final, isso seria muito melhor do que qualquer dispositivo, ter a sua própria função renal regenerada ou prolongada”, diz ele.

Mas Fissell e Roy counter que as técnicas de células estaminais têm sido lentas a compensar noutras áreas, tais como o tratamento da diabetes, pelo que dispositivos como bombas automatizadas de insulina têm liderado o caminho. Fissell descreve o principal obstáculo do projecto como assegurando financiamento suficiente para o fabrico do dispositivo, que é aproximadamente do tamanho de uma lata de refrigerante, numa escala maior e padronizada para que possa ser avaliado pelos reguladores dos EUA. “Tenho o direito na minha secretária – está pronto a coser”, diz ele.

Apesar da confiança de algumas equipas, Sheldon pensa que recriar a sofisticação de um rim é demasiado complexo para qualquer equipa individual, e provavelmente exigirá uma mistura de engenharia e biologia, mais muito mais dinheiro. Ele propôs a ideia de uma coligação internacional numa reunião da Sociedade Americana de Nefrologia no ano passado, e planeou uma série de reuniões na Europa no final deste ano com partes interessadas e grupos médicos.

Para Risher e outros pacientes, o acesso a qualquer dispositivo portátil seria libertador, proporcionando “essa liberdade e flexibilidade para fazer diálise quando eu quiser fazê-lo”, diz ele. Como aficionado do automóvel, ele sonha em atirar a sua máquina para o banco do passageiro e a direcção para a estrada aberta, apenas o horizonte antes dele