Biomedicina: Criar novos órgãos

Novas moléculas capazes de tratar diferentes tipos de cancro

 Faltam ainda vários anos de testes antes que possam ser comercializadas

Modelo do composto MRT, antagónico do Smoothened. (Imagem: F. Manetti)

Uma equipa de investigadores franceses e italianos, do Centro Nacional de Investigação Científica (CNRS) e do Inserm, descobriu uma nova família de compostos que poderão permitir tratar inúmeros tipos de cancro, tais como os cerebrais e de pele. O estudo veio publicado no «Journal of Medicinal Chemistry».

 As moléculas patenteadas pelo CNRS estão a bloquear o canal de sinalização Hedgehog, uma cadeia de reacções moleculares e cuja ruptura estará implicada em vários tipos de cancros, mormente alguns tumores agressivos em crianças. Já nos adultos tem um papel chave na manutenção das células estaminais no cérebro.

Os compostos poderiam, a longo prazo, levar a novos medicamentos, mas entretanto constituem um precioso mecanismo para compreender o papel da via de Hedgehog no desenvolvimento de novos cancros e a resistência a tratamentos.

 Na origem das disfunções que afectam a via de sinalização Hedgehog, encontraram-se diferentes mutações do receptor Smoothened – essencial para permitir a activação desta via. Já vários laboratórios farmacêuticos desenvolveram moléculas capazes de bloquear o referido receptor.

 Para descobrir novos compostos antagónicos, a equipa coordenada por Martial Ruat, adoptou uma estratégia original: monitorizar um banco de moléculas informatizado. Agora, entre as 500 mil moléculas, procuraram as que seriam mais susceptíveis de produzir o mesmo efeito do que as capazes de bloquear o receptor Smoothened. Em 20, os cientistas foram capazes de seleccionar uma, que após ligeiramente modificada, com o propósito de a optimizar, lhes permitiu descobrir uma família de compostos, os MRT.

 De seguida, o grupo de trabalho testou a actividade biológica destes compostos, em cultura de células e o resultado mostrou que os MRT bloqueavam a proliferação de células suspeitas de serem, na sua origem, tumores cerebrais.

 Contudo, os investigadores avançam que faltam ainda vários anos de testes antes que estas prometedoras moléculas possam ser comercializadas sob forma de fármacos, mas por enquanto já ajuda a entender determinadas resistências de alguns tumores.

2012-02-29

Fonte: cienciahoje.pt

Investigação criminal, genética e “passaporte genético do cidadão”

Amostras de DNA podem determinar cor dos cabelos

Descoberta relevante em investigações criminais

2011-01-06

Teste distingue várias nuances em tons de cabelo semelhantes

Amostras de DNA permitem determinar, com precisão, a cor dos cabelos de uma pessoa, segundo uma nova técnica descoberta por investigadores holandeses, que poderá revolucionar a polícia científica.

Até agora, apenas a cor dos olhos poderia ser indicada com exactidão a partir da recolha de amostras de sangue, esperma, saliva e células da pele. De acordo com a técnica descrita hoje na revista "Human Genetics", será possível prever com uma precisão superior a 90 por cento se uma pessoa tem cabelos ruivos ou pretos e em 80 por cento se tem cabelos castanhos ou loiros.

O novo procedimento, a partir de amostras de DNA, é mesmo capaz de diferenciar diversas nuances em cores semelhantes. "Poder prever diferentes cores de cabelos, a partir do ADN, é um avanço maior, porque, até agora, apenas os cabelos ruivos, que são raros, podiam ser identificados", sustentou Manfred Kayser, professor de medicina legal e especialista em biologia molecular no Centro Médico Erasmus de Roterdão, na Holanda.

Para as suas pesquisas, a equipa de cientistas holandeses usou a codificação genética de centenas de europeus e identificou 13 marcadores DNA em 11 genes ligados à cor dos cabelos.

Os investigadores crêem que um teste DNA poderá ser desenvolvido para ajudar os polícias em certos inquéritos criminais.

 

Investigação criminal, genética e “passaporte genético do cidadão”

Já a algumas décadas que os criminalistas usam a tecnologia de Impressões Digitais Genéticas para determinar a origem de diferentes amostras de material genético que encontra-se no local do crime. É possível recolher a amostra de DNA do local do crime e as amostras de diferentes suspeitos e depois de amplia-las através da técnica do PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia) analisar comparando o número variável de segmentos de restrição que constituem a marca genética de cada indivíduo.

A técnica de Impressões Digitais Genéticas é usada não só na investigação criminal mas também na determinação de paternidade duvidosa, por exemplo quando há uma disputa pela herança. No entanto, a possibilidade de identificar cada indivíduo através de uma pequena porção de células que ele deixa pode ter tanto as consequências benéficas como as mais preocupantes e assustadoras.

Obviamente, para uma investigação criminal a possibilidade de verificar se um determinado suspeito permaneceu ou não no local do crime com um grau de certeza de 99,9% é fantástica. Esta técnica não só ajuda a encontrar os verdadeiros criminosos, mas também permite às pessoas inocentes evitar a pena de prisão ou mesmo a pena de morte.

Agora, com a possibilidade de identificar as características fenotípicas do indivíduo a qual pertence uma amostra de DNA permite encontra-lo com maior facilidade, por exemplo, construindo um “retrato” do suspeito baseado nas suas características genéticas.

Porém, imaginemos que a genética se desenvolve até aos patamares nunca antes vistos, quando será possível elaborar bases de dados de genomas de países inteiros. Será possível identificar o cidadão que deixou o seu lixo na rua, por exemplo, um como de plástico com a sua saliva – o DNA será extraído, identificado e a multa será enviada directamente a casa do indivíduo. Claro que é um caso mais ridículo, mas as pessoas já são multadas em Londres se deixares cair uma pastilha elástica no chão.

Mas isso tudo são brincadeiras… No entanto, imaginemos que a ficção científica se torna verdade, de novo. (Pois, no início do século XX a viagem à Lua ainda era ficção científica). Lembremo-nos do filme Gattaca que retrata um mundo onde a genética desenvolveu-se de tal modo que afecta todas as áreas da vida humana, incluindo o emprego e o sucesso de cada indivíduo. Os embriões podem ser escolhidos conforme as suas características genéticas, como o sistema imunitário, sexo, cor de cabelo, altura, capacidades físicas.

A engenharia genética permite escolher embriões com mais saudáveis através do diagnóstico pré-implantatório, com menor probabilidade de terem doenças hereditárias perigosas. Já é possível escolher o sexo do embrião quando se trata da fecundação in vitro, embora não é eticamente correcto. Será que no futuro vai ser possível elaborar desde momento de nascimento ou mesmo momento da fecundação o perfil genético de um ser humano e determinar as suas características e capacidades físicas? A ciência do futuro certamente permitirá isso, desde que as questões éticas sejam postas em segundo plano. Como já conhecemos da trágica história do século XX, a eugenia foi usada pelos nazis para justificar o assassínio de milhões de pessoas que eram de uma raça “inferior”.

No futuro, cada um de nós poderá ser identificado através do seu genoma, como se este fosse o seu passaporte – um “documento” que não pode ser deixado em casa ou esquecido em algum sítio, uma prova infalível da nossa identidade, do que somos fisicamente. Tal como nos filmes da ficção científica a nossa sociedade do futuro poderá enfrentar um novo tipo de discriminação – discriminação genética. Provavelmente, as empresas, o exército e o governo vão querer ter os melhores trabalhadores, não só mais inteligentes mas também mais saudáveis, aqueles que serão “geneticamente” imperfeitos vão ser postos a parte.

As descobertas científicas são sempre ambíguas – podem trazer tanto benefício como prejuízo, tudo depende da forma como nós as usamos. Para não sermos as vítimas do progresso tecnológico não podemos colocar a ciência acima da moral e do bom senso. Infelizmente, o ser humano é inteligente, agressivo e nem sempre racional.

Implantação da traqueia artificial

Em Junho de 2011, no Hospital Karolisnka, em Estocolmo (Suécia), foi efectuado a primeira implantação de traqueia artificial.

Num artigo publicado recentemente na revista «The Lancet», um grupo de investigadores no qual se inclui a portuguesa Ana Teixeira descreve a operação e a evolução pós-operatória do doente.

A intervenção cirúrgica foi efectuada num doente de 36 anos que sofria de um cancro da traqueia descoberto já num estado avançado. O prognóstico de sobrevivência dos pacientes com este tipo de cancro cinco anos após o diagnóstico é apenas de 5%.

A solução proposta foi a implantação de uma traqueia criada a partir das células estaminais do próprio doente, o que elimina a possibilidade de rejeição que é comum nas operações de transplante de órgãos e enxerto de tecidos dos outros organismos devido a incompatibilidade do complexo HLA e consequente resposta do sistema imunitário. O formato desta traqueia artificial foi baseado  nas imagens obtidas durante numa tomografia computadorizada da traqueia do paciente a partir das quais foi criado o modelo em 3D o que permitiu melhor adaptação anatómica do órgão. Composta por um polímero (um tipo de plástico), foi tratada com células retiradas da medula espinhal do paciente durante as 36 horas que precederam a cirurgia.

Durante as duas semanas após a operação, e com o propósito de continuar a colonização da traqueia artificial com células estaminais, o paciente recebeu um tratamento de hormonas eritropoietina (estimula a produção das células do sangue na medula óssea) e de G-CSF. Neste intervalo do tempo registou-se um aumento da expressão de genes que inibem a apoptose e um aumento de células estaminais em circulação sanguínea.

Seis meses após a operação, o paciente apresenta uma boa qualidade de vida, sem recorrência do tumor. A traqueia artificial rapidamente serviu de suporte ao crescimento de células e apresenta hoje um revestimento com células epiteliais (que servem de barreiras contra a entrada de agentes invasores).

A investigadora explica que nas duas semanas que se seguiram a cirurgia, registou-se um aumento de células estaminais na circulação sanguínea e um aumento da expressão de genes anti-apoptose nestas células.

Agora, a equipa está num estudo complementar, a analisar a interacção de células estaminais com a traqueia artificial in vitro. Paolo Macchiarini, cirurgião italiano, foi o responsável por esta operação e pensa agora utilizar a mesma técnica para tratar uma criança de nove meses da Coreia que nasceu com uma malformação da traqueia.

Esta tecnologia parece ter um futuro promissor, pois não requer dadores humanos, a traqueia artificial pode ser criada em poucas semanas, e não causa rejeição por causa de incompatibilidade entre o receptor e dador, diminuindo riscos de inflamação e necessidade de intervenções cirúrgicas posteriores.

Sangue artificial pode ser produzido nos próximos dez anos (Cientistas usam células estaminais para criar espécie de glóbulos vermelhos)

A equipa está a trabalhar para produzir sangue do tipo O Negativo

Ensaios clínicos para testar o sangue criado a partir de células estaminais adultas devem começar dentro dos próximos dois ou três anos. A notícia aumenta a expectativa de que o sangue artificial poderá, em breve, tornar-se rotineiramente utilizado quando não há glóbulos vermelhos humanos disponíveis, avança o The Telegraph.

 De acordo com o jornal britânico, os cientistas também estão a desenvolver substâncias parecidas com sangue que poderão ser injectadas no corpo como uma alternativa provisória até que uma transfusão de sangue natural seja executada.

Os cientistas da Universidade de Edimburgo, na Escócia, estão a usar células estaminais da medula óssea para fazer crescer um material que se assemelha aos glóbulos vermelhos criados naturalmente no corpo humano.

 A equipa está a trabalhar para produzir sangue do tipo O Negativo, compatível com 98 por cento da população mundial, mas produzido por apenas sete por cento. Como será desenvolvido em laboratório, o sangue artificial estará livre de qualquer vírus ou doença, como HIV e hepatite.

 Este sangue não poderá ser um substituto para o sangue natural, mas apenas actuar provisoriamente quando surgirem pacientes que necessitam urgentemente de transfusões e essas não podem ser feitas. Exemplos disto são os tratamentos nas ambulâncias, zonas de guerra, zonas de desastres naturais, etc.

 Segundo um dos cientistas, Marc Turner, “vai demorar cerca de 10 anos para os glóbulos vermelhos artificiais começarem a ser usados na prática clínica”, o que significa que não se devem acabar com as doações de sangue.

2011-11-03

Atacar "as sete causas mortais" (Especialista propõe combate aos danos causados pelo envelhecimento)

Em 25 anos podemos ter as tecnologias e os medicamentos necessários para combater "as sete causas mortais" do envelhecimento, afirmou Aubrey de Grey, gerontólogo da Universidade de Cambridge, num congresso em Madrid, informa a Lusa.

 Segundo o especialista em medicina regenerativa,"temos que lidar com a magnitude do sofrimento e danos que o envelhecimento causa".

 Aubrey de Grey defende a aposta num novo paradigma de combate ao envelhecimento e atrasar o processo. O responsável da SENS Foundation referiu que para que isto avance, é necessário "entusiasmo público que se transforme depois em política pública".

"Continua a ser uma área subfinanciada, com pouco investimento na procura de medicamentos que combatam os danos do envelhecimento e, em paralelo, apenas medicamentos geriátricos", afirmou.

 Considerando que a saúde do futuro "será essencialmente sobre os temas do envelhecimento", o cientista garantiu que é possível combater o envelhecimento.

 Para que os métodos de combate ao problema sejam eficazes, não se pode apostar apenas "no antes" e no "depois" do envelhecimento, mas sim durante, "entrando no corpo pontualmente para reparar os danos causados", sugeriu.

 Actuar antes "no metabolismo que causa os danos" é demasiado complexo, "já que se desconhece muito mais sobre o metabolismo do que se conhece". E lidar depois, com cuidados geriátricos, é inadequado porque os danos já são demasiados.

A alternativa, para Aubrey de Grey, é actuar com métodos regenerativos, "recuperando a estrutura de tecidos biológicos, de órgãos" ou agir "ao nível molecular, restaurando a estrutura de alguns coisas ao nível celular".

"Quase tudo hoje é medicina geriátrica. Trata-se as doenças da idade como outras doenças. Mas por causa dos danos acumulados, é um trabalho cada vez mais difícil e menos eficaz", explicou.

 A alternativa é atacar "as sete coisas mortais": lixo dentro das células, lixo fora das células, células a mais ou células a menos, mutações de cromossomas ou da mitocondria e cruzamentos de proteínas.

 De acordo com o especialista em medicina regenerativa, desde 1982 que não se identifica um novo tipo de dano causado. “Estamos muito próximos, talvez poucas décadas, de combater cada uma destas sete formas de causar danos ao corpo", disse.

2011-10-20

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=51494&op=all 

Derivados de lagosta e algas mineralizadas para regenerar tecidos (George Winter: Prémio europeu para investigador português)

Rui Reis, investigador da Escola de Engenharia da Universidade do Minho, foi galardoado com a principal distinção da Europa na área dos Biomateriais – o George Winter Award, atribuído pela European Society for Biomaterials (ESB) e que se destina a reconhecer, encorajar e estimular contributos notáveis para a investigação na área dos biomateriais.

 Insistiu em salientar que "este prémio carreira" destaca, igualmente, "o contributo da restante equipa de investigação na área de regeneração de tecidos", com materiais naturais aplicados em células estaminais. Materiais naturais como amido de milho ou soja e quitina – um polímero equivalente ao colagénio que pode ser encontrado em derivados de camarões ou lagosta –, algas mineralizadas (verdes e em corais) são alguns dos biomateriais mais utilizados para a criação de osso e cartilagem, segundo explicou ao «Ciência Hoje» (CH).

Os materiais de origem marinha são combinados e utilizados "como suporte de células estaminais para a regeneração, em cultura de células, no domínio de defeitos ósseos ou tecidos".

 No entanto, os projectos deste cientista vão ‘de vento em popa’, já que conta já com mais de uma dezena de patentes registadas e “a investigação está cada vez mais próxima da aplicação clínica” – estando, entretanto, apenas a ser aplicada em pequenos e grandes animais. O trabalho de Rui Reis já saiu do laboratório e “está numa empresa que conta com capitais de risco e alguns investidores privados”.

 Os materiais, em termos empresariais, ainda “não são comercializados para pacientes humanos”, por falta de regulações nacionais e europeias, mas “estarão disponíveis a outros laboratórios que os possam usar”, avançou ainda ao CH.

 Com 44 anos, Rui Reis torna-se um dos galardoados mais jovens a receber esta distinção, já que “costuma ser atribuída a cientistas aposentados ou em vias disso”. O prémio será entregue, no próximo dia 7, durante a conferência anual de biomateriais da sociedade, em Dublin, na Irlanda, com a presença de mais de mil investigadores de todo o mundo.

2011-09-15

Por Marlene Moura (texto)

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50943&op=all

Investigador português faz avanços em regeneração óssea Estudo desenvolvido no Japão

Vítor Espírito Santo está no Japão há um ano. O investigador Vítor Espírito Santo, da Universidade do Minho, está no Japão a desenvolver biomateriais para a regeneração de ossos e de cartilagens afectados. O actual trabalho tem grande impacto na sociedade, nomeadamente na população idosa, face ao desaparecimento progressivo destes tecidos. O processo é feito pela estimulação das células estaminais e os biomateriais usados desaparecem aos poucos, deixando o tecido regenerado. Esta área de investigação vai mais além e abrange órgãos complexos, como o cérebro ou o músculo cardíaco. Os avanços científicos vão permitir, por exemplo, a total regeneração de defeitos ósseos e de cartilagem incapazes de se auto-regenerar e, a longo prazo, deverão ser uma alternativa/complemento às próteses metálicas, que têm uma duração limitada e em certos casos são incompatíveis. O estudo centra-se no design de sistemas de libertação controlada de fármacos à escala nanométrica, com posterior desenvolvimento progressivo de biomateriais organizados na forma de sistemas hierárquicos e o principal objectivo é a simulação da estrutura e morfologia dos tecidos naturais, osso e cartilagem, sobre os quais se pretende actuar. Os materiais poliméricos usados têm essencialmente origem natural. Vítor Espírito Santo está a testar concentrados de plaquetas do sangue enquanto agente bioactivo para incluir nos biomateriais desenvolvidos, de modo a promover a estimulação da proliferação e diferenciação das células estaminais. “É uma fonte de proteínas muito rica e pode ser isolada facilmente a partir do próprio paciente, evitando o uso de agentes sintéticos ou recombinantes. Além das vantagens ao nível da compatibilidade e resposta imunológica, é também favorável numa perspectiva financeira”, referiu. Estudo prosseguirá em modelos animais. A parceria com a Universidade de Quioto na equipa do professor Yasuhiko Tabata, um dos maiores nomes mundiais na área, permitiu ao aluno da UMinho atingir uma nova etapa, especialmente no teste dos materiais em modelos animais, como os ratos. O estudo prosseguirá em modelos animais de maior porte até, eventualmente em caso de sucesso, se chegar a estudos clínicos com humanos. Para Vítor Espírito Santo, a mobilidade científica é imperativa para um investigador. “No Grupo 3B’s tenho tecnologia de ponta e condições excelentes para a prática científica. No Japão não tive tantas condições mas conheci novos raciocínios, novas técnicas experimentais e novas abordagens”, sublinhou. “Nesta colaboração ficam todos a ganhar e é mais um reconhecimento do Grupo 3B’s, que tem tradição em trabalhar com os melhores grupos de investigação mundiais e está na vanguarda em Engenharia de Tecidos e Medicina Regenerativa”, concluiu.

2011-08-08

 Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50414&op=all

Proof-of-principle study could point the way to averting the need for liver transplants

Cells taken from the tips of mouse tails and genetically reprogrammed to mimic mature liver cells can repair damaged livers. 

The ultimate goal of such studies is to use the same technique to reprogram human cells, reducing the need for liver transplants in patients with end-stage liver disease. Although the study in mice, published online today in Nature, is still far removed from the clinic, it does provide an important proof of concept: it is thought to be the first time that cells reprogrammed using a process called transdifferentiation – produced without passing through a stem-cell stage – have been shown to fix a damaged organ. 

"It's really exciting," says Paul Gadue, a stem-cell biologist at the Children's Hospital of Philadelphia in Pennsylvania who was not involved in the study. "If this work could be translated to humans, it could be very powerful."

 

New identity

Transdifferentiation has been used to generate blood cells, cardiac muscle cells and neurons from adult cells called fibroblasts. But liver cells pose a particular challenge to cellular reprogrammers, says Ira Fox, a paediatric transplant surgeon and stem-cell researcher at the University of Pittsburgh in Pennsylvania, who was also not involved in the work.

Mature liver cells have many functions, from breaking down toxins to producing many of the body's proteins. "There's no such thing as an artificial liver," says Fox. "It's an incredibly complex organ and it's basically impossible to replace."

Cell biologist Lijian Hui of the Shanghai Institute for Biological Sciences in China and his team tackled this problem by sifting through 14 proteins known to be important for activating genes in liver cells. The expression of three such proteins and the suppression of another called p19 was all that it took to persuade fibroblasts isolated from mouse tails to behave like liver cells.

The researchers then took these cells and transplanted them into mice lacking a gene needed to detoxify certain metabolic intermediates. Control animals that did not receive the transplants died within weeks, but 5 of the 12 animals that received the engineered cells survived.

The cells created by Hui's team were not exact replicas of mature liver cells. The expression of several genes, including at least one involved in breaking down toxins, differed between normal liver cells and Hui's reprogrammed cells. Hui believes that the transplants saved only some of the mice because the cells did not fully mimic mature liver cells.

"The cells aren't perfect," concedes Gadue, but he notes that researchers have struggled with liver cells derived from other methods as well.

Those alternative methods include generating liver cells from adult skin cells by first converting them into a type of stem cell called an induced pluripotent stem cell, and then coaxing those stem cells into behaving like liver cells. A paper published today in Science Translational Medicine2 reports that human cells derived in this way repaired damaged mouse livers just as well as normal human liver cells.

Researchers have long struggled to get such cells to function like fully fledged liver cells, says Gadue. Although liver cells are well known for their ability to proliferate in the body — slice out two-thirds of a liver and the remaining third will quickly regenerate a normal organ – the cells do not fare well in laboratory cultures. "It is possible that since we're culturing them in an inappropriate environment, they may be losing their function," says Gadue.

Liver cells derived directly from stem cells may also behave more like fetal liver cells than adult liver cells, he notes. Transdifferentiation could, in theory, produce more mature cells.

Hui says that the next step for his team will be to translate the work to human cells. To do this, the researchers may have to find a way around the need to suppress the p19 protein. Although Hui saw no signs of tumours in his mice, p19 suppresses tumours, and eliminating it could promote cancer.

"This current method is not the ultimate solution for the clinic," says Fox. "But it's an important proof of principle."

Heidi Ledford

Fonte: http://www.nature.com/news/2011/110511/full/news.2011.283.html