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

Caril dá uma "ajuda" na quimioterapia (Curcumina é a substância que torna tratamento menos tóxico)

Utilização do caril implica menos riscos para os pacientes

Uma das substâncias do caril, a curcumina, pode ajudar pessoas submetidas a quimioterapia para cancro da cabeça e pescoço, diminuindo as doses de cisplatina administradas, revela um estudo publicado na revista "Archives of Otolaryngology".

Investigadores da Escola Médica da Universidade do Michigan, nos EUA, adicionaram um composto à base de curcumina (FLLL32) às linhas de células de laboratório de cancros da cabeça e pescoço, reduzindo assim a dose de cisplatina utilizada na quimioterapia, sendo que a eficácia do tratamento manteve-se.

Thomas Carey, autor principal do estudo e co-director do programa de oncologia de cabeça e pescoço do Comprehensive Cancer Center, explicou que "quando as células se tornam resistentes à cisplatina é necessário aumentar as doses". Acrescentou que, "no entanto, essas drogas são tão tóxicas que os pacientes que sobrevivem ao tratamento acabam por sofrer efeitos secundários a longo prazo".

O médico acredita que o seu estudo pode possibilitar o uso de doses mais baixas e menos tóxicas de cisplatina, atingindo resultados iguais ou melhores na eliminação de tumores, sem tantos riscos para os pacientes.

A principal razão que faz com que os tratamentos de cancro da cabeça e pescoço falhem é o facto de as células cancerígenas se tornarem resistentes à quimioterapia, o que acaba por fazer com que a doença regresse ou se propague, sendo o tempo estimado de esperança de vida para estes pacientes de cinco anos.

2011-06-02
Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49389&op=all

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 

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

Proteína cerebral que favorece memória mas prejudica quimioterapia

Os investigadores chamam-lhe um caso clássico de dupla personalidade molecular e começa a ser revelado através da proteína BDNF que, no cérebro, favorece a formação de memórias, enquanto parece proteger tumores do intestino. A sua acção pode trazer pistas para novas formas de combater o cancro, segundo avançou uma equipa brasileira da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

O estudo de células tumorais em laboratório mostrou que a proteína neutraliza os efeitos de uma “droga anti-cancro” e caso esta descoberta se confirme, é possível que o tratamento adequado contra a doença exija tanto um ataque convencional ao tumor quanto um bloqueio sobre esse mecanismo de compensação.

Segundo Rafael Roesler, um dos autores do estudo publicado na revista «Oncology», a BDNF não é exactamente uma excepção. Há diversos indícios de que há semelhanças entre certos processos do sistema nervoso e o que acontece no interior dos tumores.

"Existem vários paralelos entre a plasticidade sináptica [a maleabilidade das ligações entre neurónios], a formação de memórias e a proliferação de células tumorais", referiu a um diário brasileiro, acrescentado que é igualmente possível que o tumor "sequestre e reproduza aquilo que ocorre nos neurónios".

O gene do receptor, ao qual a BDNF se liga, foi estudado primeiro como gene associado ao cancro, e só mais tarde teve a sua função nos neurónios elucidada, conta Roesler.

No estudo, Roesler e os colegas Caroline Brunetto de Farias e Gilberto Schwartsmann avaliaram a actividade da proteína em tumores do intestino grosso de 30 pacientes, homens e mulheres com idades acima dos 60 anos e comparam as diferenças moleculares entre o tecido cancerígeno e saudável dessas pessoas.

Em quase todas as amostras de cancro, o gene responsável pela produção da BDNF foi activado de forma bem mais acentuada do que nos tecidos normais. Posteriormente, o grupo de trabalho procedeu à aplicação de um fármaco experimental contra as células tumorais.

A substância é capaz de diminuir a proliferação das células cancerígenas; no entanto, quando aplicada, a produção de BDNF crescia, aparentemente para proteger as células tumorais atacadas. E verificaram que uma dose extra da proteína acabava com o efeito da droga.

O próximo passo será confirmar se o processo se repete, por exemplo, em animais de laboratório com cancro. Também seria preciso ver se há formas de bloquear a acção da BDNF sem afectar os neurónios, talvez com substâncias que façam esse serviço sem passar do sangue para o cérebro.

A equipa integra o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina, cujo objectivo é transformar conhecimento científico em novas opções para o tratamento de pacientes.

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=48816&op=all

2011-05-03