CNC desenvolve novo tratamento para cancro da mama(Novidade terapêutica consegue impedir que tumor invada outros tecidos)

Uma equipa liderada pelo investigador João Nuno Moreira, do Centro de Neurociências e Biologia Celular (CNC) da Universidade de Coimbra (UC), desenvolveu “uma nova estratégia para o combate ao cancro da mama”.

 O estudo, recentemente publicado online na revista «Breast Cancer Research and Treatment», desenvolve “uma nanopartícula capaz de se associar às células de cancro da mama e às endoteliais dos vasos sanguíneos do tumor”.

Esta “nova possibilidade terapêutica” consegue “impedir que o tumor invada outros tecidos”, explicou João Nuno Moreira, sublinhando que se trata de um meio que “pode ter um impacto muito grande na recorrência da doença”.

“Ao conseguir impedir-se que o tumor invada outras células, reduz-se enormemente" essa possibilidade, segundo afirmou o especialista, que tem “grande expectativa” em relação ao “potencial terapêutico” desta descoberta. No entanto, o investigador sublinhou ainda que “o cancro é uma doença com muitas causas e muito complexa” e esta é apenas uma das “várias frente de ataque” que ela exige. Mas, os resultados agora publicados pela equipa por si liderada “são um avanço muito significativo na terapia do cancro da mama”, acredita João Nuno Moreira.

“Esta é uma nova geração de nanopartículas" que, para além de “um aumento efectivo da eficiência terapêutica” - através da "diminuição da recorrência tumoral” -, também podem actuar ao nível da prevenção dos “efeitos secundários associados à quimioterapia”, salientou o investigador do CNBC e da Faculdade de Farmácia de Coimbra.

 Num modelo animal do cancro da mama, “o fármaco (doxorrubicina) contido na nanopartúcula atingiu rapidamente e em elevada dose o tumor”, disse João Nuno Moreira, referindo que os ensaios entretanto já efetuados em tumores depois de extraídos da mama apresentaram igualmente resultados que justificam a “grande expectativa” com que a descoberta está a ser encarada.

 Desenvolvido, “desde 2004/05, por uma equipa de nove investigadores”, ligados ao CNBC, às faculdades de Farmácia das universidades de Coimbra e de Lisboa, ao IPO (Instituto Português de Oncologia) de Coimbra e à Faculdade de Medicina do Porto, a nova nanopartícula só deverá reunir as condições para iniciar testes em humanos daqui a cerca de três anos, admitiu João Nuno Moreira. A investigação foi inteiramente realizada pelo referido grupo de especialistas, “em laboratórios nacionais”.

2011-09-15

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50941&op=all

High-Affinity Quasi-Specific Sites in the Genome: How the DNA-Binding Proteins Cope with Them

Abstract 

Many prokaryotic transcription factors home in on one or a few target sites in the presence of a huge number of nonspecific sites. Our analysis of λ-repressor in the Escherichia coli genome based on single basepair substitution experiments shows the presence of hundreds of sites having binding energy within 3 Kcal/mole of the OR1 binding energy, and thousands of sites with binding energy above the nonspecific binding energy. The effect of such sites on DNA-based processes has not been fully explored. The presence of such sites dramatically lowers the occupation probability of the specific site far more than if the genome were composed of nonspecific sites only. Our Brownian dynamics studies show that the presence of quasi-specific sites results in very significant kinetic effects as well. In contrast to λ-repressor, the E. coli genome has orders of magnitude lower quasi-specific sites for GalR, an integral transcription factor, thus causing little competition for the specific site. We propose that GalR and perhaps repressors of the same family have evolved binding modes that lead to much smaller numbers of quasi-specific sites to remove the untoward effects of genomic DNA.

J. Chakrabarti ^, , Navin Chandra, Paromita Raha, Siddhartha Roy

†	Department of Chemical, Biological and Macromolecular Sciences, CSIR-Indian Institute of Chemical Biology, Kolkata, India

‡	Advanced Materials Research Unit, S. N. Bose National Centre for Basic Sciences, CSIR-Indian Institute of Chemical Biology, Kolkata, India

§	Division of Structural Biology and Bioinformatics, CSIR-Indian Institute of Chemical Biology, Kolkata, India Article Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000634951100899X

Sensor implantado para seguir desenvolvimento de tumores

Aplicação capta níveis de oxigénio próximos do tecido 

 Uma equipa de investigadores alemães, da Technical University Munich (TUM), liderada por Sven Becker, desenvolveu um sensor que pode ser implantado junto de tumores para monitorizar o seu crescimento. A aplicação capta níveis de oxigénio próximos do tecido para detectar se o tumor se desenvolve. Os resultados são posteriormente transmitidos por ‘wireless’ à equipa médica – reduzindo a necessidade de scanners e idas frequentes ao hospital para vigiar o crescimento do tecido. Por exemplo, se os níveis de oxigénio descerem demasiado, poderá indicar um crescimento mais agressivo e alertar o corpo clínico. Os especialistas esperam com isto conseguir tratamentos mais direccionados e menos agressivos. Os engenheiros médicos da TUM pretendem agora desenvolver um aparelho que inclua medicação para que esta possa aplicar directamente doses terapêuticas de quimioterapia na área afectada. Assim, os pacientes serão tratados mais rapidamente e de forma menos tóxica. O sensor ainda está em fase de desenvolvimento, mas os cientistas consideram que possa estar pronto dentro de dez anos para uso médico. 

 2011-09-01 

 Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50734&op=all

Vírus do sarampo pode ajudar no combate ao cancro

Vírus afecta um receptor comum e altamente expresso nas células cancerígenas do pulmão 

 Cientistas canadianos descobriram que um marcador de células tumorais é um receptor para o vírus do sarampo, o que sugere ser possível a utilização deste para ajudar a combater o cancro. Os vírus causam infecções ao ligarem-se a proteínas específicas na superfície das células chamadas receptores. De acordo com um artigo publicado na “PLoS Pathogen", uma equipa liderada por Chris Richardson, da Escola de Medicina de Dalhousie, no Canadá, descobriu que o marcador PVRL4 (nectin-4) é o receptor do vírus do sarampo em questão que se encontra nas células das vias respiratórias (alvo deste vírus, assim como os pulmões). Além disso, grandes quantidades de PVRL4 também estão presentes em muitos cancros que se originam nas células do pulmão, cólon, mama e ovários. O receptor foi descoberto mediante uma comparação de proteínas produzidas em células cancerígenas susceptíveis ao vírus com proteínas de células resistentes. Dado que o PVRL4 se encontra em muitos tipos de cancros humanos, o vírus do sarampo pode ser usado especificamente para infectar as células cancerosas e activar o sistema imunitário contra os tumores. A capacidade dos vírus do sarampo para matar as células cancerigenas foi previamente estudada por cientistas da Clínica Mayo, nos EUA, mas esta é a primeira vez que se demonstra que o vírus tem como alvo um receptor comum e altamente expresso nas células cancerigenas do pulmão, cólon, mama e ovários. Desta forma, o método poderá vir a ser usado para combater vários tipos de cancros. 

 Estudo publicado na “PLoS Pathogen"

 2011-08-30

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50684&op=all

Desequilíbrios hormonais influenciam resposta do corpo à doença 

Uma equipa de investigadores da Universidade Nacional Australiana está a investigar uma nova forma de tratamento para o cancro do pulmão a partir de uma enzima capaz de controlar a proliferação das hormonas que influenciam a resposta do corpo a esta doença. Segundo um estudo publicado na “Medicinal Chemistry Communications”, revista da "Royal Society Chemistry", o grupo liderado por Chris Easton e Lucy Feihua Cao está a trabalhar com uma enzima designada por PAM e a estudar a sua capacidade para activar hormonas peptídicas. Este novo trabalho demonstrou que desequilíbrios neste tipo de hormonas originam algumas formas de cancro e também doenças inflamatórias e asma. 

Lucy Feihua Cao explicou que pessoas com maiores quantidades de calcitonina, um tipo de hormona peptídica, têm menos probabilidade de superarem um cancro do pulmão. "É por isso que trabalhamos para tentar reduzir a quantidade de calcitonina, nomeadamente através do controlo da actividade da enzima PAM", revelou a investigadora. "Os nossos resultados são promissores, mas estamos numa etapa inicial", apontou Chris Easton, acrescentando que muitos dos testes realizados foram eficazes na redução de calcitoninas. Com este trabalho, o grupo australiano espera criar um “novo medicamento que melhore e prolongue a vida de muitas pessoas que têm cancro do pulmão", a principal causa de morte por doenças oncológicas no mundo, acrescentou o cientista. 

  

2011-08-23  

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50568&op=all

Microfluidics-based diagnostics of infectious diseases in the developing world

One of the great challenges in science and engineering today is to develop technologies to improve the health of people in the poorest regions of the world. Here we integrated new procedures for manufacturing, fluid handling and signal detection in microfluidics into a single, easy-to-use point-of-care (POC) assay that faithfully replicates all steps of ELISA, at a lower total material cost. We performed this 'mChip' assay in Rwanda on hundreds of locally collected human samples. The chip had excellent performance in the diagnosis of HIV using only 1 μl of unprocessed whole blood and an ability to simultaneously diagnose HIV and syphilis with sensitivities and specificities that rival those of reference benchtop assays. Unlike most current rapid tests, the mChip test does not require user interpretation of the signal. Overall, we demonstrate an integrated strategy for miniaturizing complex laboratory assays using microfluidics and nanoparticles to enable POC diagnostics and early detection of infectious diseases in remote settings.

Curtis D Chin, Tassaneewan Laksanasopin, Yuk Kee Cheung, David Steinmiller, Vincent Linder, Hesam Parsa, Jennifer Wang, Hannah Moore, Robert Rouse, Gisele Umviligihozo, Etienne Karita, Lambert Mwambarangwe, Sarah L Braunstein, Janneke van de Wijgert, Ruben Sahabo, Jessica E Justman, Wafaa El-Sadr & Samuel K Sia

Full article: http://www.nature.com/nm/journal/v17/n8/full/nm.2408.html

E. coli transgénica poderá limpar água com mercúrio

Bactérias poderão ser alternativa a dispendiosas técnicas de descontaminação

Segundo um estudo da Universidade Interamericana de Porto Rico, bactérias transgénicas, que suportam altas doses de mercúrio, poderiam ser a solução para limpar áreas contaminadas com este metal.

 O investigador Oscar Ruiz e os seus colegas consideram que as bactérias transgénicas criadas por eles em laboratório poderão ser uma alternativa às custosas técnicas de descontaminação adoptadas actualmente. Recorde-se que o mercúrio, que pode entrar na cadeia alimentar, é muito tóxico, sobretudo na forma de metilmercúrio, para humanos e animais.

Estes organismos unicelulares são capazes de proliferar numa solução com 24 vezes mais a dose mortal de mercúrio para bactérias não resistentes. Os organismos transgénicos conseguiram absorver em cinco dias 80 por cento do mercúrio contido no líquido, segundo estudo publicado na BMC Biotechnology.

 A Escherichia coli tornou-se resistente a altas concentrações de mercúrio, graças à inserção de um gene que permite a produção de metalotioneína, proteína que desempenha um papel de desintoxicante no organismo de ratos. As bactérias transgénicas demonstraram, no estudo, serem capazes de extrair mercúrio de um líquido e este poderá ser utilizado em novas aplicações industriais.

2011-08-19

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50539&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

Biologia sintética: Tem potencial na saúde, indústria e energia (Peritos internacionais em Braga para discutir área de investigação recente)

Biologia sintética com aplicações relevantes.

Peritos internacionais reúnem-se hoje na Universidade do Minho, em Braga, para discutir biologia sintética, área de investigação com grande potencial de aplicação na saúde, indústria e energia.

“É um domínio muito recente, com cinco anos, mais ou menos, mas tem possíveis aplicações muito relevantes, principalmente na saúde, química industrial e bioenergia”, disse Manuel Mota, professor da UMinho actualmente a fazer investigação em biologia sintética no Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos Estados Unidos.

Esta é uma área de investigação emergente da biologia molecular, que se dedica a desenhar e construir componentes e sistemas biológicos que não existem na natureza, assim como redesenhar os já existentes para que desempenhem novas funções.

Este novo domínio está associado à biologia de sistemas, que, recorrendo a ferramentas informáticas, analisa o provável comportamento de organismos vivos caso sejam alvo de modificações introduzidas artificialmente.

“O seu objectivo é criar formas de vida profundamente modificadas a partir de ADN artificial, utilizando massivamente todas as ferramentas provenientes da engenharia genética”, explica a Universidade do Minho (UMinho), na apresentação do ‘workshop’, organizado no âmbito do Programa MIT-Portugal.

Devido às questões éticas que a biologia sintética suscita, um dos oradores convidados é o norte-americano Kenneth Oye, “um dos mais destacados peritos mundiais na área”, salientou Manuel Mota.

Bruce Tidor, especialista na análise de sistemas biológicos complexos a nível molecular, e Vítor Santos, professor português radicado na Holanda, são outros participantes confirmados, a par de especialistas oriundos da Dinamarca, Suécia, Suíça e França.

Manuel Mota realçou que já está em “fase de quase aplicação” um novo método de produção, através de biologia sintética, de uma substância química presente no medicamento mais eficaz contra a tuberculose.

Produção com microrganismos

“É um medicamento extremamente caro”, afirmou, salientando que, com o novo método, será possível torná-lo bastante mais barato e acessível a populações de regiões pobres do Mundo. Manuel Mota sublinhou que, neste caso, “a substância química já foi testada e aprovada”, tendo mudado apenas a forma de a fazer, pelo que não é necessário repetir todas as fases de testes de um novo fármaco.

A produção de bioenergia por meio de microrganismos é outra das potencialidades da biologia sintética, pela importância que poderá ter como substituto dos combustíveis fósseis, realçou o professor da UMinho. Na química industrial, poderá vir a ser possível, por exemplo, produzir bioplásticos, solventes e tintas por meios microbiológicos, acrescentou.

2011-06-06

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49443&op=all

Peças escondidas no “lixo” genético (Descoberto sistema de barreiras no DNA que regula genes associados a doenças)

O esforço conjunto internacional de várias equipas de investigação, liderado por cientistas do Centro Andaluz de Biologia do Desenvolvimento (CABD) em Sevilha, levou à descoberta de sinais no DNA que regulam a expressão de diversos genes ligados a doenças humanas graves. O trabalho, que contou com a participação de Paulo Pereira, investigador do IBMC, será publicado no próximo número da revista Nature Structural & Molecular Biology.

No estudo são identificadas pequenas sequências de DNA, comuns aos genomas de muitas espécies, como ratos, galinhas e humanos, e que funcionam como barreiras entre genes vizinhos. Estes sinais de DNA, ou barreiras, têm uma função muito importante porque permitem que genes vizinhos no genoma mantenham a sua individualidade e que sejam regulados de formas distintas.

Este mecanismo poderá explicar, como exemplo, que proteínas com função enzimática sejam apenas produzidas no tecido ou órgão onde são necessárias. Assim, estes sinais de DNA isolam e protegem os genes de interferências provocadas por genes fisicamente próximos no genoma.

A sua identificação neste estudo poderá contribuir para uma melhoria no diagnóstico genético de doenças, porque permite a identificação dos genes afectados por mutações de risco, quando estas mutações não afectam a identidade da proteína produzida pelo gene, mas sim onde e quando essa proteína é produzida no organismo.

Para Fernando Casares (CABD), antigo investigador do IBMC e coordenador deste estudo, juntamente com José Luis Gómez Skarmeta (CABD), “é como se a nossa leitura actual do genoma fosse um poema do qual desconhecemos a métrica e os sinais de pontuação”.

Para o autor, as regiões descritas no artigo “são sinais de pontuação, constantes entre os vários tipos de células e entre organismos diferentes”. Segundo Paulo Pereira, “esta é uma contribuição importante para se compreender a organização dos genes, e obter mais benefícios da informação gerada pela sequenciação do genoma e identificação de mutações de risco”.

De acordo com o artigo, várias doenças genéticas de explicação complexa poderão ter origem em alterações nestes segmentos de DNA que, no fundo, controlam a expressão de genes próximos. Isto traduz, de forma clara, a ideia que muitas doenças de foro genético poderão não estar directamente relacionadas com alterações da identidade da proteína produzida pelo gene afectado, mas sim por alterações no local e na intensidade de produção da proteína. De facto, os autores verificaram, por exemplo, que existem sequências destas a ladear genes que quando não funcionais conduzem à esclerose múltipla, uma doença neurodegenerativa grave.

A descoberta agora publicada deverá ter enorme impacto na investigação que desenvolve em várias doenças genéticas e levar ao repensar de potenciais terapias e diagnósticos, ao demonstrar que mínimas alterações em sequências flanqueadoras poderão ser a razão da doença e não a alteração dos genes em si.

2011-05-27

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49300&op=all

Informação adicional (Artigo original em inglês): http://www.nature.com/nsmb/journal/v18/n6/full/nsmb.2059.html

Differential microRNA regulation of HLA-C expression and its association with HIV control

The HLA-C locus is distinct relative to the other classical HLA class I loci in that it has relatively limited polymorphism1, lower expression on the cell surface2, 3, and more extensive ligand–receptor interactions with killer-cell immunoglobulin-like receptors4. A single nucleotide polymorphism (SNP) 35 kb upstream of HLA-C (rs9264942; termed −35) associates with control of HIV5, 6, 7, and with levels of HLA-C messenger RNA transcripts8 and cell-surface expression7, but the mechanism underlying its varied expression is unknown. We proposed that the −35 SNP is not the causal variant for differential HLA-C expression, but rather is marking another polymorphism that directly affects levels of HLA-C7. Here we show that variation within the 3′ untranslated region (UTR) of HLA-C regulates binding of the microRNA hsa-miR-148 to its target site, resulting in relatively low surface expression of alleles that bind this microRNA and high expression of HLA-C alleles that escape post-transcriptional regulation. The 3′ UTR variant associates strongly with control of HIV, potentially adding to the effects of genetic variation encoding the peptide-binding region of the HLA class I loci. Variation in HLA-C expression adds another layer of diversity to this highly polymorphic locus that must be considered when deciphering the function of these molecules in health and disease.

MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-protein-coding RNAs that are estimated to regulate 30% of all genes in animals9 by binding to specific sites in the 3′ UTR, resulting in post-transcriptional repression, cleavage or destabilization10, 11, 12. The 3′ UTR of the HLA-C gene is predicted to be a target for 26 distinct human miRNAs using three miRNA-target-prediction programs (Supplementary Fig. 1), of which three (miR-148a and miR-148b, which bind the same target site, and miR-657) were shown to have the greatest likelihood of binding. We sequenced the 3′ UTRs of the common HLA-C alleles (Supplementary Fig. 2) and show that the two binding sites of these three miRNAs are polymorphic (Supplementary Fig. 3a). The binding site for miR-148a/miR-148b contains a single base pair insertion/deletion at position 263 downstream of the HLA-C stop codon (rs67384697G representing the insertion (263ins) and rs67384697− representing the deletion (263del)) along with other precisely linked variants (259C/T, 261T/C, 266C/T). These variants are likely to impose a restriction in miR-148a/miR-148b binding, as prediction algorithms indicate that the binding of these miRNAs to the alleles marked by 263ins (for example, Cw*0702, a low-expression allotype) is more stable than to alleles with 263del (for example, Cw*0602, a high-expression allotype) (Supplementary Fig. 3b). Similarly, alleles with 307C within the miR-657 target site are predicted to be better targets of miR-657 than those with 307T (Supplementary Fig. 4). Thus, variation in the 3′ UTR of HLA-C may influence the interaction between these miRNAs and their putative binding sites in an allele-specific manner, potentially leading to differential levels of HLA-C allotype expression.

To test directly whether the variation in the HLA-C 3′ UTR affects levels of protein expression, the full-length 3′ UTRs containing intact miR-148a/miR-148b- and miR-657-binding sites (that is, 263ins and 307C, respectively; Cw*0702, Cw*0303, Cw*0401, Cw*0701) and disrupted binding sites (that is, 263del and 307T, respectively; Cw*0602, Cw*0802, Cw*1203, Cw*1502) were each cloned downstream of the luciferase gene in a pGL3 reporter construct (Fig. 1a). The constructs were then transfected into HLA class I negative B721.221 cells, and the level of luciferase activity was measured (fold increase of relative light units). Although the Cw*0602 3′ UTR repressed luciferase activity as compared to the control containing no 3′ UTR, the constructs containing intact miRNA-binding sites (that is, 263ins and 307C; Cw*0702, Cw*0303, Cw*0401, Cw*0701) produced significantly lower luciferase activity relative to the construct containing the 3′ UTR of Cw*0602, which contains 263del and 307T (Fig. 1b). However, 3′ UTRs from other alleles with the 263del and 307T variants (Cw*0802, Cw*1203, Cw*1502) did not show significant variation in luciferase activity as compared to Cw*0602 (Fig. 1b). Psicheck2 reporter constructs containing 3′ UTRs of Cw*0602 also produced significantly higher luciferase activity as compared to those with Cw*0702 3′ UTR (Supplementary Fig. 5a), indicating that this effect was reproducible in a distinct reporter construct. Further, pGL3 constructs containing 3′ UTRs of Cw*0602 and Cw*0702 in three additional cell lines showed the same pattern as that seen in B721.221 cells, indicating a consistent difference of these 3′ UTRs in the regulation of HLA-C expression that is independent of cell type (Supplementary Fig. 5b–e). Thus, HLA-C 3′ UTR alleles characterized by variation at positions 263 and 307 within miRNA-binding regions differentially regulate gene expression.

Smita Kulkarni, Ram Savan, Ying Qi, Xiaojiang Gao, Yuko Yuki, Sara E. Bass, Maureen P. Martin, Peter Hunt, Steven G. Deeks, Amalio Telenti, Florencia Pereyra, David Goldstein, Steven Wolinsky, Bruce Walker, Howard A. Young & Mary Carrington

Full article: http://www.nature.com/nature/journal/v472/n7344/full/nature09914.html

Three-gene predictor of clinical outcome for gastric cancer patients treated with chemotherapy

Although the emerging area of targeted anticancer agents holds great promise, cytotoxic chemotherapy remains the primary treatment option for many cancer patients. Identifying patients who likely will or will not benefit from cytotoxic chemotherapy through the use of biomarkers could greatly improve clinical management by better defining appropriate treatment options for patients. None of the molecules experimentally identified to cause chemotherapy resistance in vitro was sufficiently validated in primary tumors and thus clinically applicable,1 underscoring the importance of well-designed, clinical study to identify clinically relevant mechanisms for chemotherapy resistance. In fact, however, such predictors derived to date from high-throughput transcriptional profiling of primary tumors, especially gastrointestinal tract cancers, have not shown satisfactory performance.2, 3, 4, 5 It may be primarily owing to the high rate of false-positive discovery in high-throughput data, in addition to the high degree of genetic variation of individual tumor compared with limited number of samples available for the study.

To provide insight into clinically relevant mechanisms for chemotherapy resistance in gastric cancer, we prospectively collected and analyzed 123 endoscopic biopsy samples before cisplatin and fluorouracil (CF) chemotherapy from patients with extended follow-up, using high-throughput transcriptional profiling and comparative genomic hybridization (CGH) analyses. We could identify functional categories enriched in genes correlated with patient outcome, and develop a genomic predictor that was validated in two independent data sets.

Genes correlated with poor survival after CF therapy

As primary gastric cancer lesions cannot be reliably measured by diagnostic imaging, patient survival, not radiographic response, was used as the primary clinical covariate to which gene expression was correlated to identify a predictor of response to CF therapy. To define a gene expression signature that correlates with overall survival, we used expression array data of 96 pretreatment biopsy samples as the training set to develop a predictor (Supplementary Table 1). Ninety-five out of 96 patients (99%) in the training set cohort died with follow-up for one survivor at 39.4 months. None of the clinicopathological or treatment factors listed in Table 1, including second-line chemotherapy, were significantly correlated with survival time of the patients in the training set.

To identify a transcriptional profile related to clinical benefit from CF therapy, the survival times of patients in the array training set were correlated with the mRNA expression levels measured by microarray. One thousand five hundred and sixty-five genes were significantly correlated with the overall survival of the 96 patients (P-value <0.05). Among them, 917 genes had an HR higher than 1 (poor prognosis signature) and 648 genes had an HR lower than 1 (good prognosis signature). We performed gene ontology analyses on this ‘poor prognosis signature’ using Ingenuity Pathway Analysis (www.ingenuity.com). The role of BRCA1 in DNA damage response (BRCA2, E2F5, FANCE, MSH2, NBN, PLK1, RFC, SMARCA4, SLC19A1), nucleotide excision repair (ERCC2, POLR2C, POLOR2J, RAD23A, RAD23B) and estrogen receptor signaling were highly represented canonical pathways. Many of these poor prognosis signature genes belonging to these three pathways are previously linked to in vitro cisplatin resistance.13, 14, 15 Overexpression of ERCC2 (P=0.007 in our data) is associated with cisplatin resistance in lung cancer cell lines.13 Silencing of hHR23A (P=0.022 in our data) decreases the nuclear DRP1 level and cisplatin resistance in lung adenocarcinoma cells.14 Disruption of the Fanconi anemia–BRCA pathway is reported in cisplatin-sensitive ovarian tumors.15 Thus, this gene ontology analysis supports the clinical relevance of these DNA repair canonical pathways, which were shown to be associated with in vitro cisplatin resistance.

Ingenuity Pathway Analysis functional categories enriched in poor prognosis signature were: protein synthesis, DNA replication/recombination/repair and cancer (Supplementary Table 2). The protein synthesis category includes ribosomal subunit mRNAs (RPL13, RPL18, RPL24, RPL30, RPL38, RPL5, RPL7, RPL7A, RPL8, RPS2, RPS5) and eukaryotic translation initiation factors (EIF1, EIF2B2, EIF2B4, EIF2S1, EIF3B, EIF3C, EIF3D, EIF3E, EIF3F, EIF3H, EIF3I, EIF4A1, EIF4A3, EIF4B, EIF4EBP1, EIF5, EIF5B). This result suggests that the most prominent feature of poor prognosis signature is increased protein synthesis, presumably resulting from activation of oncogenes, such as EGFR, FGFR2 and MYC (Supplementary Table 2). MYC-induced transcriptional activation of protein synthesis-related genes is previously shown by a microarray report that the majority of genes responsive to MYC overexpression are involved in macromolecular synthesis, protein turnover and metabolism, including 30 ribosomal protein genes.16

Infinitesimal perturbation analysis canonical pathways enriched in 648 genes in good prognosis signature were antigen presentation pathway, B-cell development and interleukin-15 production. Enriched functional categories were gastrointestinal disease, inflammatory disease and genetic disorder.

Full article: http://www.nature.com/tpj/journal/vaop/ncurrent/full/tpj201087a.html 

Perna robótica interpreta sinais do cérebro

Empresa japonesa vai aplicar o mesmo processo tecnológico para fabricar braços artificiais

Uma empresa japonesa criou uma perna artificial capaz de interpretar os sinais do cérebro e mover-se em funções das suas ordens, o que permite ao utilizador caminhar de forma fluida, segundo informaram fontes da empresa. HAL, o robô inventado pela mesma empresa japonesa.

O objecto, desenvolvimento pela Cyberdyne, segue a mesma linha tecnológica utilizada em 2008 no revolucionário robô baptizado de HAL, uma espécie de armadura cibernética que permite facilitar os movimentos de pessoas idosas e deficientes motores.

“O princípio robótico é o mesmo, O sistema da perna tem sensores que podem ler os sinais enviados pelo cérebro”, explicou um dos porta-vozes da empresa, Mitsuhiro Sakamoto.

Quando os sensores detectam que o cérebro envia a ordem de movimento à perna, os pequenos motores instalados na extremidade artificial movem de forma automática os mecanismos do joelho e tornozelo.

Segundo a mesma empresa, esta perna ortopédica permite aos pacientes caminhar de forma natural sem a ajuda de muletas.

Espera-se que o aparelho passe à fase de comercialização dentro de quatro anos.

Além disto, a empresa tem previsto aplicar os mesmos princípios robóticos no fabrico de braços e pernas artificiais com fins ortopédicos.

2010-03-11 

 Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=40551&op=all 

Cell-free nucleic acids as biomarkers in cancer patients

DNA, mRNA and microRNA are released and circulate in the blood of cancer patients. Changes in the levels of circulating nucleic acids have been associated with tumour burden and malignant progression. In the past decade a wealth of information indicating the potential use of circulating nucleic acids for cancer screening, prognosis and monitoring of the efficacy of anticancer therapies has emerged. In this Review, we discuss these findings with a specific focus on the clinical utility of cell-free nucleic acids as blood biomarkers. 
In 1948, Mandel and Métais1 described the presence of cell-free nucleic acid (cfNA) in human blood for the first time. This attracted little attention in the scientific community and it was not until 1994 that the importance of cfNA was recognized as a result of the detection of mutated RAS gene fragments in the blood of cancer patients2, 3 (Timeline). In 1996, microsatellite alterations on cell-free DNA (cfDNA) were shown in cancer patients4, and during the past decade increasing attention has been paid to cfNAs (such as DNA, mRNA and microRNAs (miRNAs)) that are present at high concentrations in the blood of cancer patients (Fig. 1). Indeed, their potential value as blood biomarkers was highlighted in a recent editorial in the journal Science5.
Figure 1 | Cell-free nucleic acids in the blood.
Mutations, methylation, DNA integrity, microsatellite alterations and viral DNA can be detected in cell-free DNA (cfDNA) in blood. Tumour-related cfDNA, which circulates in the blood of cancer patients, is released by tumour cells in different forms and at different levels. DNA can be shed as both single-stranded and double-stranded DNA. The release of DNA from tumour cells can be through various cell physiological events such as apoptosis, necrosis and secretion. The physiology and rate of release is still not well understood; tumour burden and tumour cell proliferation rate may have a substantial role in these events.  

Individual tumour types can release more than one form of cfDNA. 

Detecting cfNA in plasma or serum could serve as a 'liquid biopsy', which would be useful for numerous diagnostic applications and would avoid the need for tumour tissue biopsies. Use of such a liquid biopsy delivers the possibility of taking repeated blood samples, consequently allowing the changes in cfNA to be traced during the natural course of the disease or during cancer treatment. However, the levels of cfNA might also reflect physiological and pathological processes that are not tumour-specific6. cfNA yields are higher in patients with malignant lesions than in patients without tumours, but increased levels have also been quantified in patients with benign lesions, inflammatory diseases and tissue trauma7. The physiological events that lead to the increase of cfNA during cancer development and progression are still not well understood. However, analyses of circulating DNA allow the detection of tumour-related genetic and epigenetic alterations that are relevant to cancer development and progression. In addition, circulating miRNAs have recently been shown to be potential cancerbiomarkers in blood.

This Review focuses on the clinical utility of cfNA, including genetic and epigenetic alterations that can be detected in cfDNA, as well as the quantification of nucleosomes and miRNAs, and discusses the relationshipbetween cfNA and micrometastatic cells.

Full article: http://www.nature.com/nrc/journal/vaop/ncurrent/full/nrc3066.html

Fonte: http://www.nature.com/nrc/journal/vaop/ncurrent/full/nrc3066.html

Nanodiamantes podem melhorar tratamento do cancro

Um artigo científico hoje divulgado defende que a junção de diamantes de tamanho muito reduzido à quimioterapia pode melhorar o tratamento do cancro. Dean Ho, professor de engenharia bioquímica e mecânica na Universidade norte-americana de Northwestern, sustenta que o nanodiamante pode ser uma alternativa eficaz para aplicar medicamentos em cancros de tratamento difícil.

São materiais com base de carbono de dois a oito nanómetros de diâmetro (um nanómetro é um milionésimo de milímetro) que os cientistas dizem agora que poderia ajudar a inverter a resistência do cancro à quimioterapia, que contribui para 90 por cento das metástases.

A superfície de cada nanodiamante tem grupos funcionais que permitem que se liguem a uma gama de compostos, incluindo os agentes da quimioterapia. Os investigadores ligaram a este material o composto doxorubicin, que se usa na quimioterapia, usando um processo que permite libertar o fármaco de forma gradual, aumentando a sua retenção e a sua eficácia sobre o tumor.

Nos seus estudos de cancro de fígado e de mama, Dean Ho e a sua equipa verificaram que quantidades normalmente fatais de compostos de quimioterapia, quando associadas aos nanodiamantes, permitiram diminuir o tamanho de tumores em ratos e também melhorar as taxas de sobrevivência, sem efeitos secundários nos tecidos ou nos órgãos.

Segundo o artigo publicado na «Science Translational Medicine», este é o primeiro trabalho que demonstrou o potencial dos nanodiamantes no tratamento de cancros que se tornaram resistentes à quimioterapia. “Este método poderia melhorar significativamente a eficácia do tratamento do cancro resistente aos medicamentos e poderia melhorar ao mesmo tempo a segurança no tratamento”, indica Dean Ho.

2011-03-10
Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=47812&op=all

Auto-devoração de células para tratar doenças neurodegenerativa (Investigação realizada na Universidade de Coimbra)

Desencadear um mecanismo em que as células se auto-devorem, para promover a eliminação de indesejáveis, poderá ser uma via para no futuro tratar doenças neurodegenerativas, como aponta uma investigação realizada na Universidade de Coimbra (UC).

Luís Pereira de Almeida, que coordena uma equipa internacional no Centro de Neurociências e Biologia Celular da UC, diz ser essa uma via para promover a eliminação dessas proteínas indesejáveis, como é o caso da ataxina-3 mutada, a proteína tóxica envolvida na doença de Machado-Joseph.

Este processo de autofagia celular já foi confirmado pela sua equipa em modelos animais com a doença de Machado-Joseph, mas “também há evidências de que este mecanismo pode ter efeitos protectores nas outras doenças neurodegenerativas”, afirma o investigador, ligado à Faculdade de Farmácia da UC.

Nessas doenças há um bloqueio desse mecanismo de autofagia, uma falha dos mecanismos de degradação proteica que leva à acumulação no interior dos neurónios de proteínas com conformações alteradas, agregadas em diferentes graus, que se tornam tóxicas.

“É como se existissem ‘sacos de lixo’ que se começam a acumular quando a remoção do lixo numa cidade não é feita. Por outro lado, vimos também que uma das proteínas que era essencial a fazer este transporte, no fundo a remover este lixo - os ’camiões do lixo’ - estavam em níveis mais baixos que o normal”, explica o investigador.

Ou seja – prossegue – “em vez de haver um número normal de ‘camiões do lixo’ há um número menor, uma diminuição dos níveis da proteína beclina-1”, importante para este processo.

A partir desta descoberta, a equipa de investigação, que envolve ainda elementos de França, México e EUA, desenvolveu “uma estratégia de terapia génica em que aumentando a produção da proteína beclina-1 nos neurónios de modelos da doença de Machado-Joseph (culturas de neurónios e cérebros de ratos), promoveram a eliminação dessa proteína tóxica, a ataxina-3 mutante, e a redução da neuropatologia”.

Novo alvo terapêutico

“Não temos uma terapia que possa ser aplicada aos doentes já amanhã, mas o que isto nos trouxe foi um novo alvo terapêutico”, sublinha, acrescentando que já há medicamentos no mercado que activam a autofagia celular.

Luís Pereira de Almeida realça que até já há fármacos que activam esse mecanismo através da beclina-1, só que “infelizmente são fármacos citostáticos, utilizados na terapia do cancro, dos quais não há garantias de que eles não vão ter alguma toxicidade”. A sua equipa já está a testar em modelos animais outros fármacos que activam a autofagia celular pela via molecular, “com o intuito de trazer tão depressa quanto possível uma terapia aos doentes”.

A Machado-Joseph, que está a ser estudada por esta equipa de investigação, é uma doença neurodegenerativa que inicialmente foi identificada em descendentes de portugueses, principalmente açorianos. Provoca a perda de coordenação motora e acaba por confinar os doentes a uma cadeira de rodas, não dispondo actualmente de um tratamento que permita bloquear a sua progressão.

2011-05-11

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=48978&op=all 

Criação de nanopartículas para entrega específica em células-alvo

Uma equipa de investigadores do Instituto Nacional de Engenharia Biomédica (INEB) publicou recentemente um artigo que descreve uma técnica capaz de reduzir substancialmente o tempo necessário ao desenvolvimento de nanopartículas terapêuticas.

Segundo Ana Paula Pêgo, coordenadora do projecto, explicou ao «Ciência Hoje», o trabalho foi desenvolvido para terapia génica – procedimento médico que envolve a modificação genética de células como forma de tratar doenças –, em órgãos do sistema nervoso, “embora a técnica possa ser extrapolada para outras situações, como a entrega de drogas, em farmacologia, na medicina interna, nomeadamente no tratamento do cancro”.

“O grande objectivo da medicina actual é encontrar e utilizar tratamentos diferenciados de acordo com as doenças e os pacientes, ou seja, desenvolver substâncias capazes de atingir exclusivamente as células que se querem tratar e tentamos fazer isso mesmo – criar nanopartículas com entrega específica em células-alvo, de forma a tornar o processo de optimização mais rápido”, prosseguiu a investigadora do INEB.

O procedimento que poderia demorar mais de um ano, fica agora, com este método, reduzido a alguns meses, já que aumenta a rapidez com que novas partículas são colocadas no mercado, ao serviço dos cidadãos. A técnica permite fazer entrega de genes no sistema nervoso, de forma a chegar a células específicas – evitando efeitos secundários.

A área de investigação da equipa de Ana Paula Pêgo trata da regeneração do sistema nervoso periférico através de agentes terapêuticos e o novo método permite fazer chegar o agente directamente às células-alvo, tornando-o assim "mais eficiente e com partículas minimamente invasivas".

Nanotecnologia aplicada à medicina.

Partículas do diâmetro de um cabelo

A nanotecnologia tem a capacidade de ajudar a produzir partículas desenhadas para aplicação no tratamento e rastreio de doenças. O princípio básico é a produção de partículas, mil vezes menores que o diâmetro de um cabelo, revestidas com substâncias que lhes permitem aderir a alvos específicos. "Trata-se de preparar partículas que, depois de injectadas no corpo, irão colar-se exclusivamente às células-alvo e sinalizar onde as células 'doentes' estão”, continuou.

Para desenvolver uma nova nanopartícula que chegue a um determinado alvo são produzidas muitas variantes com pequenas diferenças na superfície e depois é necessário, de entre elas, escolher as que têm melhor actuação para o pretendido – o que pode levar mais de um ano para se chegar a alguma conclusão. Os investigadores do INEB propuseram uma abordagem distinta que recorre a testes num “microscópio de força atómica” e a alguns cálculos traçando um atalho na identificação dessas partículas. Com esta nova abordagem, “conseguimos reduzir a factura experimental, diminuindo os recursos experimentais necessários”, concluiu.

Fonte:http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=48453&op=all
2011-04-12