O seu trabalho realizado no edifício que se localiza no Avepark, na freguesia de Barco, está relacionado com a criação de modelos complexos de tecidos humanos, de forma a solucionar problemas dos pacientes e pesquisar curas para problemas, tal como o cancro e doenças degenerativas.

O vimaranense de 30 anos tem três patentes em andamento e é o rosto da criação das fibras óticas vivas, projeto que possibilita analisar estruturas biológicas em tempo real através da passagem de fibras de hidrogel pela luz e que atraiu cerca de 400 mil euros de investimento. Uma das suas ambições é “explorar ciência ao mais alto nível” e deseja fazê-lo na sua cidade natal: “Se eu puder fazer em Guimarães, porquê fazê-lo noutro lugar do mundo?”, questiona-se.

Filho de Carlos Guimarães, reconhecido médico e atualmente diretor clínico do Hospital da Luz, o investigador é um dos dois cientistas a integrar a prestigiada lista, algo que considera ser “raro e fascinante.” Apesar de sentir que “por vezes a sociedade ignora a ciência”, o jovem vimaranense destaca “o reconhecimento do trabalho de um cientista ao mesmo nível de nomes” de outras áreas, tal como António Silva, Fernando Daniel e Hélder Tavares.

A lista “30 Under 30” da Forbes reconhece os empreendedores com idade até aos 30 anos que revolucionam os negócios e transformam o mundo de forma ousada e criativa em áreas como desporto, redes sociais, negócios, economia, saúde, ciência, educação, entre outras.

Depois de uma “indecisão” no final do ensino secundário, Carlos Guimarães optou pelo Mestrado Integrado em Bioengenharia, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Teve o primeiro contacto com a investigação nos Países Baixos, no Centro Médico Universitário de Groningen, instituição onde ganhou o “bichinho” pela engenharia de tecidos.

Não ficou por aqui e decidiu ingressar no Doutoramento em Engenharia de Tecidos, Medicina Regenerativa e Células Estaminais pela Universidade do Minho, em colaboração com a Universidade de Stanford (EUA). Desde o final do curso, trabalha como investigador
júnior do Grupo 3B’s, do Instituto de Investigação em Biomateriais, Biodegradáveis e Biomiméticos (I3Bs).

Como começou e cresceu o teu gosto pela ciência?

É uma boa pergunta que em muitas discussões pouca gente a fez. Sempre fui um estudante que gostava de muitas coisas e quando tinha de escolher o curso na universidade, numa altura em que a maioria das pessoas queria ir para medicina, tive grande indecisão, acabando por escolher o curso de Bioengenharia, que combina um pouco de física com matemática, biologia e as ciências da vida. Então dizia que era o curso dos indecisos e fui experimentar.

Contactei com o mundo da investigação, na altura sem saber se queria trabalhar em contexto de empresas. Mais tarde, perto do Mestrado, tive um contacto mais próximo com investigadores e com aquilo que se fazia. Sempre fui muito interessado pela ciência e por resolver problemas e então tive oportunidade de fazer um curso de Erasmus nos Países Baixos, no Centro Médico Universitário de Groningen, que é muito forte na área da biomédica.

Foi a primeira vez que me colocaram num laboratório e me disseram para experimentar e tentar chegar a um objetivo. Aí ganhei esse “bichinho” e o prazer que em descobrir alguma coisa. Chegar à descoberta pela primeira vez foi algo fascinante para mim. Comecei por aí e o gosto foi crescendo.

O teu pai é conhecido na região de Guimarães por estar ligado à medicina e é atualmente diretor clínico do Hospital da Luz. Foi com ele que também nasceu o gosto pela área?

É bastante possível. O meu pai foi sempre uma grande influência na minha curiosidade em saber mais e aprender. Foi com ele que também gostei das ciências da vida, da natureza e da biologia. Por outro lado, há-de ter um peso para mim porque, como disse, todos na altura queriam ser médicos, e eu tinha noção do que era isso por causa do meu pai. Pretendia algo não tão focado em pessoas, mas mais abstraída e que pudesse ajudá-las na mesma ligadas à investigação em laboratório.

“O meu objetivo é tentar fazer a ciência que gosto da maneira que gosto. E se consigo fazer isso na minha cidade, que é Guimarães, perfeito.”

Realizaste o Mestrado Integrado em Bioengenharia e depois prosseguiste os estudos no Doutoramento em Engenharia de Tecidos e Medicina Regenerativa na Universidade do Minho, em colaboração com a Universidade de Stanford (EUA). Qual a razão de seguires esse caminho em específico?

Na primeira experiência de investigação que tive, comecei a trabalhar com biomateriais e controlar processos biológicos, como transformar uma célula de gordura numa célula de osso ou controlar a agressividade de um tumor. É algo que me interessou imenso. Mas também começou a crescer o meu interesse pela área do cancro. Quando regressei dos Países Baixos para fazer a minha tese de mestrado, fi-la no Instituto de Patologia e Imunologia Molecular da Universidade do Porto (IPATIMUP), já no Grupo I3S no Porto, onde trabalhava num grupo focado na biologia de cancro e onde aprendi imenso com essas técnicas. Mas percebi que não gostava só de trabalhar na parte da biologia, mas também na combinação entre a engenharia e os materiais e as células, de forma a criar soluções de tecido e modelos de doenças.

Nesse sentido, sempre acompanhei o trabalho do Grupo I3B´s e do professor Rui Reis. Na altura, surgiu a oportunidade de me candidatar ao Doutoramento aqui e fez imenso sentido para mim. Então, mal acabei o Mestrado, candidatei-me de imediato. Terminei em julho e comecei a trabalhar aqui em setembro, porque era aquilo que queria fazer.

Depois dos estudos nos Países Baixos e nos Estados Unidos da América, o que te fez voltar a casa?

Aí já foi um pouco diferente. O regresso surgiu no contexto do Doutoramento, quando já estava a trabalhar há algum tempo na área. Fui para Stanford no meu terceiro ano do curso, na etapa final, e foi uma aventura diferente. Lá aprendi a trabalhar com novas tecnologias e estive com pessoas de áreas diferentes, o que me permitiu criar e ideias tecnologias novas. Havia uma oportunidade real de continuar lá, tive uma proposta em cima da mesa, mas o meu objetivo é tentar a fazer a ciência que gosto da maneira que gosto. E se consigo fazer isso na minha cidade, que é Guimarães, perfeito. É mais fácil fazer este tipo de trabalhos nos Estados Unidos, mas aceitei o desafio. Faço o que gosto na minha cidade, ajudando a elevar Guimarães nesse processo, é esse o objetivo.

E então qual é a ciência de que gostas?

O que gosto de fazer é algo que não é possível em todo o lado porque é ciência altamente disciplinar. Desde o curso que sou apaixonado por esta combinação de áreas. Pegar em coisas que tipicamente não se juntam e ver o que podemos fazer daí , tal como o projeto das Fibras Óticas Vivas, que revolucionou a informática e a comunicação, mas que nunca tiveram contacto com a biologia e a vida. Com a junção das duas, foi possível criar tecnologia inovadora e descobrir fármacos de forma mais rápida.

Mas fazer essa ciência de ponta tem algumas exigências do ponto de vista de infraestruturas para manipular células ou fazer caracterizações em detalhe, e tudo isso não é possível fazer em qualquer local. É preciso ter um laboratório com condições científicas ao nível de outro instituto americano ou europeu. Em Portugal não são muitos. Aqui no I3Bs sei que é um sítio que as tem e que permite explorar essa área.

“O cancro é um foco que temos neste momento porque é um problema de saúde, apesar de todos os tratamentos e terapias que já existem.”

Como engenheiro, tenho de responder a problemas da sociedade como doenças que são preciso tratar. Temos de pegar nesses desafios e arranjar soluções e processos. Enquanto tiver liberdade para explorar ciência ao mais alto nível e o puder fazer em Guimarães, porquê fazê-lo noutro lugar do mundo?

Com os projetos que desenvolves aqui em Guimarães, que diferentes doenças ou problemas de saúde procuras combater?

De facto, o cancro é um foco que temos neste momento porque é um problema de saúde, apesar de todos os tratamentos e terapias que já existem. Estes problemas têm a ver com o facto de tratarmos as pessoas de forma geral. E não temos em conta se uma pessoa é mais magra, mais alta ou se tem uma determinada cor de pele. Acontece que, por vezes, esse não é o caminho, porque as pessoas têm doenças diferentes e características distintas. O tratamento para um certo tumor num determinado paciente pode ser diferente do tratamento de outro tumor noutro paciente.

As indústrias têm de fabricar fármacos para o maior número de pessoas possível, porque não têm maneira de testar terapias de forma individual, é muito caro. O problema existe porque a doença é difícil de tratar, mas também porque há muita dispersão nos tratamentos e na otimização de terapias. As tecnologias que temos (no Grupo I3Bs) tentam combater isso, ao criar estruturas que consigam aproximar doenças específicas de pacientes específicos a uma escala pequena, para que seja otimizado, barato e rápido.

Isso pode permitir que as empresas consigam testar fármacos usando menos animais e com informação 3D para, mais rapidamente, investigarem mais terapias para tipos de tumores diferentes, conseguindo fazer isso personalizando uma interface da doença. Ou seja, pegamos nas células de um paciente e construímos o modelo da doença dessa pessoa. Depois vamos testar a terapia dessa pessoa, porque o tumor pode curar melhor com uma certa quantidade de um fármaco, diferente de outro paciente. E isto pode-se expandir para outras doenças como as degenerativas e os problemas de tecidos.

O cancro é o nosso foco, mas procuramos outras soluções como na área cardiovascular em que queremos tratar o problema dos vasos sanguíneos, para pessoas que precisam de implantar tecidos. Pode ser para o cancro, para reparar um tecido, para regenerar cartilagem ou até fazer um menisco em 3D de forma mais rápida.

Atualmente, discute-se muito as curas para o cancro, mas vemos que os pacientes continuam a passar por dificuldades e a falecer em muitos casos. Como está essa investigação aqui no I3B´s?

Como um grupo de engenharia de tecidos, a nossa génese foca-se muito em engenharia de cartilagem, do osso, da pele, do tendão, entre outros, de forma a criar esses tecidos tal como são no nosso organismo para reparar doenças. Mais recentemente começamos a explorar a criação de modelos de doença. Mas o que é isto?

Para entender isso, temos de perceber o processo de cura contra o cancro. Imaginemos que temos mil fármacos para testar. Vamos pegar nesses fármacos e testar em células de cancro que estão num prato, em 2D, com quantidades diferentes. Desse total, surgem 100 que aparentemente funcionam. O passo seguinte da indústria é testar em animais, como ratos e coelhos. Eventualmente, selecionamos dez. E depois testamos em humanos. E o que acontece é que 90% de tudo falha. Mas porquê?

Porque testamos em primeiro lugar em células num prato. Nenhum humano vive num prato. Somos tridimensionais e temos organismos com volume. Por isso começamos logo a testar num modelo errado. Não é 3D e é muito rígido. Levamos essa informação para animais, que são diferentes dos humanos. Testamos em fisionomia que nada tem a ver com a humana, além de todas os problemas éticos relacionados. E depois levamos isso para humanos. Este é o grande problema no desenvolvimento de fármacos e no tratamento de doenças.

Aqui no I3Bs tentamos pegar em modelos tridimensionais, feitos à base de estruturas que se aproximem dos tecidos vivos. E procurámos resolver o problema dos animais, porque pegamos em células humanas. E logo aqui na primeira fase temos um modelo tridimensional, fisiológico e humano. A informação que extraímos daqui é tão eficiente como o ´standard´ da indústria, mas mais fisiológico. Do total de fármacos, o modelo indica-nos logo os melhores dez. Então já sabemos que funcionam em células humanas.

“Um dos meus grandes objetivos é ajudar esta área a desenvolver-se a partir de Guimarães para o mundo.”

Fazemos menos testes com animais e passamos logo para os ensaios clínicos com humanos e com uma taxa de eficiência maior. O I3Bs atua na zona de combinação de materiais naturais e de origem degradável com células tumorais, para ter um modelo mais parecido do cancro. Assim, nos primeiros testes em laboratório temos logo a informação do que vai ou não funcionar. Desta forma, transformamos um processo que pode demorar entre cinco e dez anos num quinto desse tempo.

Além disso, reduzimos os custos em talvez metade, porque cortamos algumas etapas. Criamos modelos de doença que sejam mais fiéis ao que temos no nosso corpo.

De que forma, em termos práticos, a criação de tecidos vivos pode ajudar a combater doenças e outras questões?

Aí temos duas dimensões: A primeira é a criação de modelos de doença. Pegamos em materiais e combinámo-los com células para ter uma estrutura parecida ao cancro, a uma cicatriz, ou até a um músculo. Vamos usá-lo em laboratório para aproximar o mais possível o tecido tal como é, para depois fazer os testes e perceber o que funciona. A outra parte grande que existe é criar tecidos para substituir os dos doentes.

Para ajudar alguém que tenha um problema de pele e tem de remover um pedaço porque está doente, tentamos retirar um tecido do corpo que não se note para implantar, mas por vezes não resulta e as pessoas ficam com grandes cicatrizes. Em laboratório podemos criar pele saudável como um tecido para implantar nos pacientes. Podemos ter um jogador de futebol que tira o menisco porque tem uma lesão. Conseguimos criar um menisco para implantar numa pessoa, substituindo o antigo. Levámos um paciente a fazer uma ressonância magnética, percebemos a estrutura do menisco, extraímos essa estrutura para uma impressão 3D, imprimimos o menisco com preciso tamanho e fica exatamente igual.

Uma das tecnologias que desenvolveste é o projeto das Fibras Óticas Vivas. O que é isso e de que forma pode revolucionar a indústria da engenharia de tecidos?

Esse projeto surge no contexto da Covid-19, quando estava em Stanford. Cheguei aos Estados Unidos da América uma semana antes do “lockdown” total. Levei comigo algumas tecnologias que permitem criar as fibras, feitas de hidrogeis naturais, como uma gelatina. Lá deparei-me com investigadores que trabalhavam com sensores e com deteção de moléculas com propriedades óticas. Na altura houve um grande impulso para tratar o vírus e eu aproveitei essa situação com alguns colegas para avançar com a ideia de criar fibras de hidrogel, que conseguisse detetar a Covid-19.

Quando o vírus penetrava na fibra do hidrogel, a luz passava por lá e conseguíamos detetar a presença ou não do mesmo. Depois percebemos que conseguíamos digitalizar, nesse hidrogel, a presença de uma entidade biológica, o que levou a uma outra ideia: Com essas fibras, conseguimos guiar luz com células vivas.

A luz interage com as células e tem um impacto que medimos. Se tivermos um tumor, temos poucas células tumorais. Se crescer, as células proliferam e conseguimos medir o crescimento da doença com esse sinal ótico. Podemos fazer testes em tempo real com fármacos. Tudo isto é um sinal que demora segundos e temos uma medição do tumor. Efetivamente, estamos a juntar a biotecnologia com as fibras óticas.

O projeto possibilita fazermos algo que até hoje não era possível: Ter estruturas biológicas e analisá-las em tempo real. Podíamos fazer uma estrutura, mas queríamos perceber o que se está a passar e as Fibras Óticas Vivas permitem fazer essa análise. Isso abre várias avenidas na biotecnologia, porque nos permite fazer a interface entre a parte biotecnológica e os dados que permite perceber o que funciona.

“Portugal olha para a ciência de forma diferente e bastante inferior, o que é um dos grandes problemas.”

Neste momento tens três patentes em andamento. Como está o processo?

Duas delas estão relacionadas. A primeira patente chega do contexto do trabalho que fiz no 3Bs, em que estabelecemos uma série de tecnologias de microfluídica para conseguirmos juntar fibras de hidrogéis com compartimentos diferentes, como um material à volta de outro, essencial para manipular materiais. Essa patente baseia-se em criar arquiteturas pequenas, onde temos diferentes células vivas.

A segunda foi desenvolvida com a Universidade de Stanford e protege a tecnologia das fibras óticas vivas. Está relacionada com a anterior, porque a arquitetura das fibras é o que possibilita ter esta estruturas. E conseguimos fazer estas camadas devido à primeira patente.

A terceira patente prende-se à formulação de biomateriais novos, que nos permite modelar os hidrogeis para chegar à mecânica de tecidos, para ter algo mole como a gordura ou rígida como o osso.

Há uma grande aposta da Universidade do Minho e do município na engenharia de tecidos e já várias entidades parabenizaram este trabalho. Guimarães poderá ser um centro de consolidação ou uma “capital” desta área?

Esse seria o meu sonho. Um dos meus grandes objetivos é ajudar esta área a desenvolver-se a partir de Guimarães para o mundo. De facto, o trabalho que tem sido feito pelo Grupo I3Bs e pelo professor Rui Reis, em colaboração com a Câmara Municipal, não existe em todo o lado. Há uma grande abertura entre o município e um grupo de investigação (I3Bs). Isso é algo excelente e torna-se num exemplo para o país. É raro ter um edifício que consiga trabalhar a este nível. Grande parte é possível com o município e a mim, enquanto vimaranense e cientista, deixa-me com esperança que consigamos crescer e fazer de Guimarães um verdadeiro ´hub´ da medicina regenerativa e da engenharia de tecidos.

Portugal e o resto do mundo olham para a ciência da mesma forma?

Sem dúvida alguma que Portugal olha para a ciência de forma diferente e bastante inferior, o que é um dos grandes problemas. Temos excelentes mentes e pessoas no nosso país. Tudo o que se faz nos outros países são coisas que estamos perfeitamente ao nível para também o fazer. Estamos capazes e temos pessoas capazes para o fazer. Muitas vezes existem portugueses que não encontram o seu nicho em Portugal, emigram e acabam por liderar grandes grupos. Por isso temos a possibilidade e capacidade humana de fazer ciência de excelência aqui.

Temos outro problema, que é a precariedade da ciência e o baixo investimento do Estado na área. Há uma meta há vários anos de tentar aproximar o investimento da ciência em Portugal dos 3% do PIB nacional. Isto é um valor básico em qualquer país europeu e é uma meta mínima que queremos atingir, mas estamos há vários anos a tentar chegar aí e não chegamos. Em consequência, temos centros de investigação excelentes que têm financiamentos limitados, o que faz com que tenham de lutar constantemente por financiamento competitivo exterior.

Se compararmos com a Europa, Portugal está aquém desse apoio. Muitos investigadores vêm-se forçados a mudar de emprego, porque não têm oportunidade de fazer o que queriam. Ou mudam de país porque não conseguem fazer ciência de forma sustentável
em Portugal. É uma pena.

Mas as universidades começam a ver esta área com outros olhos? Ou as instituições nacionais estão atrasadas em relação a outros países?

Existe, de forma geral, algum desfasamento entre a universidade e a investigação que é feita. Nem sempre é justo, porque se compararmos uma universidade portuguesa com a de Stanford, uma instituição com um passivo com milhares de milhões de euros, torna-se difícil. São universidades privadas com muito financiamento e não lhes custa tanto suportar a investigação.

Em Portugal, há esse desfasamento entre as universidades de priorizarem investigadores. É algo que ainda não está desenvolvido o suficiente. Vemos algumas tentativas, mas estamos bastante aquém em qualquer universidade. Mas também há coisas positivas como a Universidade do Minho e o estabelecimento do I3Bs. Recentemente, a universidade apostou numa unidade orgânican independente dedicada só à investigação. Há muito a progredir, apesar de termos de apreciar os esforços.

“Sinto felicidade pelo reconhecimento do trabalho de um cientista e investigador que nesta lista vê as pessoas da ciência ao mesmo nível de nomes do cinema, desporto e arte.”

O que achas que a Forbes valorizou no teu trabalho para te incluir
na lista?

A lista “30 Under 30” da Forbes é das mais conceituadas do mundo, especialmente para pessoas com menos de 30 anos. A metodologia usada para a eleição tem a ver com o impacto dos nomeados ao nível do empreendorismo em áreas diferentes como a ciência, desporto, musica, etc. E é comum a todos que em alguma etapa tiveram um desafio que eles tentaram para mudar a área de trabalho. Tem de haver também algum impacto financeiro. Aqui no caso das fibras óticas vivas atraiu cerca de 400 mil euros de financiamento. No meu caso, acredito que seja pelo facto de criarmos uma tecnologia nova, patentes e que tenha atraído
financiamento e interesse na área.

Qual é o sentimento de ver o teu nome na lista?

Eu soube um pouco antes da lista sair para público e tive de manter em segredo, mas não sabia quem eram muitas da noutras pessoas da lista. O sentimento é de humildade, por estar numa lista com pessoas com tanto sucesso e de áreas tão distintas que impulsionaram uma área de negócio. Algumas delas são mais novas que eu e com um perfil semelhante ao meu. Depois, sinto felicidade pelo reconhecimento do trabalho de um cientista e investigador que nesta lista vê as pessoas da ciência ao mesmo nível de nomes do cinema, desporto e arte.

Por vezes, a sociedade ignora os investigadores e a ciência. Então fico feliz por estar na lista e representar um bioengenheiro, que faz ciência e que é de Guimarães e do Norte do país nesta lista. A Forbes merece uma palavra de apreço por esse esforço e por meter esta gente toda no mesmo patamar, que é uma mensagem para a sociedade.

De três dezenas de nomeados, a Forbes escolheu dois nomes na área da ciência. O Carlos e o José Pedro Ferreira, que está ligado à engenharia aeroespacial. O que significa ser um de apenas dois selecionados na área da ciência?

Por um lado é surpreendente termos duas pessoas na lista. Haver dois cientistas na Forbes “30 Under 30” é algo fascinante. É raro termos pessoas com menos de 30 anos que conseguiram inovar e trabalhar para terem impacto. O José Pedro Ferreira é de uma parte completamente diferente, que trabalha com a NASA, mas é um reconhecimento interessante, porque significa que é a nossa geração. Isso foi uma sensação mista de felicidade e de dupla felicidade, por estar selecionado e ao nível de pessoas que conseguiram alcançar tanto na sua vida.

A nomeação nesta lista poderá atrair mais financiamento do Estado ou de privados?

Eu adorava que conseguíssemos fazer algum ruído a nível nacional, porque somos cientistas e estamos nomeados na Forbes. Também gostava que passasse a mensagem de que há talento e de que temos pessoas motivadas para desenvolver a ciência em Portugal. Essa mensagem podia chegar ao Estado e ajudar a perceber que temos uma área com muito potencial e que vale a pena investir.

“Os grandes avanços na área surgirão do que sabemos da biologia e das estruturas vidas com a inteligência artificial.”

Ter o carimbo Forbes “Under 30” é algo muito importante, porque é um símbolo de empreendorismo. Quando temos tecnologias que desenvolvem um ponto para fazer interface com o mercado, procurámos investimento no privado. É uma validação forte que nos coloca numa posição vantajosa, mas seria bom ter uma maior resposta nacional.

A Universidade do Minho sublinha que a lista da Forbes “destaca 30 mentes mais brilhantes que mudam o paradigma, com menos de 30 anos, que estão a revolucionar os negócios e a transformar o mundo de maneiras ousadas e criativas.” Consideras isto como verdade?

Sem dúvida que concordo com essa frase. Não só por mim, mas pelos outros da lista. São pessoas que estão a revolucionar o mundo e estão a mudar o futuro em tudo e mais alguma coisa. Concordo a 100% e acredito que é uma geração que vai ter impacto duradouro no país e no mundo. Da minha parte, estou sempre à procura de desafios novos para resolver, mas há sempre uma cobertura geral do que faço.

Em que parâmetros pretendes transformar o mundo?

Espero que possamos ter um futuro em que passemos a tratar a maior parte das doenças que não conseguimos até agora. Não significa que será tudo perfeito e que vamos deixar de ter doenças, mas espero que tenhamos o arsenal que nos permita atacar todas as doenças, como as degenerativas e o cancro. Esse é o meu grande sonho: ter um futuro onde a doenças coexistem, mas em que tenhamos formas de lidar com elas. Acho que a única maneira disso ser possível é entrarmos na próxima grande geração da medicina e fazer mais testes a maior velocidade.

Além disso, fazer medicina personalizada para tratar as pessoas com base no que elas são individualmente. Acredito que grande parte disto só será possível quando fizermos a ligação entre as ciências da vida e a computação. Os grandes avanços da área surgirão do que sabemos da biologia e das estruturas vidas com a inteligência artificial. As fibras óticas vivas e este processo de digitalizar a biologia será o primeiro grande passo a dar. Essa é a minha missão e espero alcançar.