Ode a um amigo cientista…

Por Giordano W. Calloni, Dpto de Biologia Celular, Embriologia e Genética da UFSC 

Caros leitores, no presente texto, tomarei a liberdade de apresentar a vocês a descoberta feita por um dos eminentes cientistas que fazem parte desse blog. Tomo essa liberdade na certeza de que ele (por modéstia) não se outorgaria o direito de fazê-lo. Entretanto, sinto que os leitores desse blog merecem conhecer um pouco mais de apenas um de seus diversos trabalhos. 

Falo do trabalho publicado por nosso colega Bruno Costa da Silva, ex-aluno do curso de Farmácia da Universidade Federal de Santa Catarina, que se lançou ao mundo e fez seu parte do seu doutorado e Pós-Doutorado em Nova York, no Weill Cornell Medical College. Atualmente, Bruno é o chefe de um grupo de Pesquisas na Fundação Champalimaud em Lisboa, Portugal. 

Figura feita pelo próprio autor no BioRender.

No ano de 2015, Bruno publicou, como primeiro autor, um belíssimo artigo científico na conceituada revista científica Nature Cell Biology. Suas descobertas são fascinantes e mostram que exossomos de tumores primários são capazes de preparar o fígado para metástases. Pareceu complicado isso, leitor? Opa! Vamos com calma. Farei uma alegoria para que essa aparentemente complicada informação possa ser melhor digerida. 

Imagine o leitor (com bons recursos financeiros) que já possua uma casa e resolva construir uma outra com a intenção de futuramente mudar-se (ou enviar seus filhos). Basicamente, o que o Bruno descobriu é que certos tumores são capazes de fazer exatamente isso: estabelecem-se inicialmente em um determinado lugar do corpo (tumor primário), mas em determinado momento decidem se mudar, ou enviar sua prole (metástase) para estabelecer-se em outro tecido do corpo (tumor secundário). Entretanto, antes de fazerem isso, enviam patrolas (mensageiros químicos) para preparar o terreno antes de se estabelecerem na nova morada

Como fazem isso? Bruno e seus colaboradores mostraram que as células tumorais do pâncreas são capazes de produzir e secretar os chamados exossomos. O próprio Bruno já escreveu um texto completo sobre os exossomos para os leitores do CDQ (para mais detalhes acesse o texto). De forma resumida, exossomos são diminutas esferas de lipídeos e proteínas que carregam em seu interior diversas moléculas, desde proteínas até ácidos nucléicos (pedacinhos de DNA e RNA, por exemplo). Bruno mostrou então que esses exossomos produzidos e secretados pelas células tumorais do pâncreas eram capazes de viajar pela corrente sanguínea e chegar até o fígado, onde eram seletivamente captados pelas células de Kupffer (Veja a Figura). 

E o que havia dentro desses exossomos? Uma das moléculas presentes era o MIF (Macrophage Inhibitory Factor), uma proteína responsável por estimular respostas inflamatórias. E agora, como num jogo de peças de dominó em que uma derruba as outras, o MIF que estava presente nos exossomos, estimulando as próprias células de Kupffer a sintetizar e secretar uma outra proteína: o TGF-beta (Transforming Growth Fator beta). Nosso jogo de dominó continua e a próxima peça da fila a ser tocada é uma outra célula do fígado, vizinha das células de Kupffer, chamada célula estrelada do fígado. Então o TGF-beta, produzido e secretado pelas células de Kuppfer, estimula as células estreladas a produzir uma outra proteína: a fibronectina. 

A fibronectina é uma proteína muito conhecida da chamada matriz extracelular, ou seja, uma proteína que é produzida dentro das células (como toda proteína), mas que depois é lançada para o lado de fora da célula onde exerce suas funções (por isso extracelular). Esses depósitos de fibronectina subsequentemente promovem a parada de macrófagos e neutrófilos derivados da medula óssea no fígado e isso acaba por permitir e completar a formação de um ambiente pré-metastático. Agora, com o terreno preparado, as fundações de sua futura casa iniciada, as células tumorais do pâncreas já podem sair pela corrente sanguínea (ou mandar sua prole) se estabelecer em sua nova casa, longe de sua morada inicial. 

O trabalho de Bruno teve repercussões incríveis e atualmente outros pesquisadores estão encontrando outros fatores de crescimento (proteínas) capazes de fazer o mesmo. Mas isso, já é assunto para um próximo post…

Como os leitores podem perceber, esse blog é composto por alguns nomes de peso na Ciência mundial, e sem dúvidas, Bruno é um deles. Além de um grande cientista, Bruno é um camarada formidável que eu, e outros colegas do blog, temos o privilégio de contar como amigo.

Artigo publicado por Bruno 

Eletrônica de papel

Por Keli F. Seidel – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

Vivemos em uma era altamente tecnológica. Talvez você não faça ideia de quantos e quais componentes eletrônicos em escala micro e/ou nanoscópica existem dentro do seu computador, celular, televisor. Porém, é um fato que os avanços sob estes componentes trouxeram aos equipamentos eletrônicos que usamos em nosso cotidiano uma maior eficiência em: alta densidade de processamento de dados, menor tempo de processamento, maior resolução de imagens nas telas, etc. Entretanto, toda essa geração de tecnologia não é, necessariamente, só benéfica, uma vez que sua produção passa por processos geradores de poluição na natureza.

Pensando em uma frente de geração de dispositivos eletrônicos “eco-friendly” (amigos na natureza), também chamada de eletrônica “green” (verde), pesquisadores têm desenvolvido uma eletrônica baseada em papel. O papel utilizado pode ser aquele formado por fibras de celulose como numa folha de seu caderno, ou ainda, formado por algo mais tecnológico como a nanocelulose. Quando descartada, a (nano)celulose gera resíduos que não são tóxicos à natureza. Além desta vantagem, a celulose apresenta para a eletrônica o potencial de criar dispositivos eletrônicos muito baratos, junto ao fato de ter flexibilidade mecânica (se curvar) e biocompatibilidade, podendo ser aplicado em biossensores, por exemplo.

A pesquisadora portuguesa, Profa. Dra. Elvira Fortunato, é uma das pioneiras nesta área de investigação. Dentre seus desenvolvimentos, um é a construção bem-sucedida de um transistor, cujo dispositivo é composto por camadas de material com propriedades elétricas: isolantes, semicondutoras e condutoras. Neste trabalho, realizado ainda em 2008, o transistor foi construído baseado em diferentes técnicas de deposição de filmes finos numa folha de papel, similar a realização de uma fotocópia frente e verso, uma vez que de um lado da folha de papel foi depositado material condutor e noutro semicondutor [1]. Muitos estudos decorrentes deste trouxeram amplas possibilidades de aplicação de eletrônica de papel tais como: peles artificiais, biossensores, circuitos extensíveis ou ainda células fotovoltaícas [2]. Existem também os dispositivos eletrocrômicos, que são aqueles que mudam de cor dependendo da tensão elétrica aplicada como se fossem uma cortina elétrica que escurece ou muda de cor para diminuir a luminosidade dentro de ambientes. Este dispositivo também já foi desenvolvido baseado em eletrônica de papel, obtendo como resultado a mudança na sua coloração entre o amarelo, verde e azul [3]. Por ser baseado em eletrônica de papel, ele traz benefícios como flexibilidade de adaptação à forma/superfície da janela bem como ser composta por materiais baratos.

Outra aplicação baseada em eletrônica de papel, é o desenvolvimento de biossensores do tipo “point-of-care”. O que isso significa? Significa que este é um tipo de sensor que pode ser utilizado para fornecer o resultado do diagnóstico médico no próprio local e hora que o paciente fizer o teste. Em países subdesenvolvidos, onde há pouco acesso a laboratórios com diagnóstico médicos, é de extrema importância a população ter acesso a sensores do tipo “point-of-care” com baixos custos. Um exemplo, já comercializado atualmente, é o sensor de glicose no qual as pessoas precisam provocar pequenos furos na pele para coleta de sangue, a partir da qual é feita a detecção. O monitoramento da glicose no sangue foi estabelecido como uma ferramenta valiosa no controle do diabetes. Recentemente, pesquisadores desenvolveram um protótipo de biossensor baseado em nanocelulose, onde é possível fazer a detecção de glicose a partir de amostras de urina, evitando o desconforto das picadas [4]. Além disso, ao descartar o biossensor, parte dele gera pouco lixo tóxico ao ambiente, devido à sua composição baseada em celulose junto ao material biológico (urina), que não necessita de descarte rigoroso.

Apesar do número muito grande de pesquisas já realizadas e artigos publicados, os dispositivos propostos até o presente momento são apenas protótipos. Por outro lado, esta área de pesquisa tem também grande número de geração de patentes, inclusive com parcerias com importantes empresas. Para aqueles que achavam que não usariam mais papel no seu cotidiano, dispensando livros impressos, agendas e cadernos com muitas folhas por um aparelho de celular ou tablet, prepare-se: o papel pode voltar de forma muito mais tecnológica até você, em breve!

Para saber mais acesse os artigos abaixo:

1- High-Performance Flexible Hybrid Field-Effect Transistors Based on Cellulose Fiber Paper.

2- Current State of Applications of Nanocellulose in Flexible Energy and Electronic Devices.

3- All-Solid-State Electrochromic Device Based on Nanocellulose/PANI/PEDOT Ternary Hybrid System for High Optical Contrast and Excellent Cycling Stability.

4- Nanocellulose- based biosensor for colorimetric detection of glucose.

O efeito paralisante do estresse sobre as células de defesa

Por Marco Augusto StimamiglioInstituto Carlos Chagas – Fiocruz/PR

É provável que você já tenha ouvido falar, ou mesmo tenha lido em algum texto, que o estresse nos torna fracos e débeis para combater as doenças. Talvez você tenha até percebido que, após uma situação de grande estresse, sentiu seu corpo debilitado e teve um resfriado ou apareceram aquelas pequenas erupções de pele. Esta relação entre estresse e saúde é bastante conhecida e estudada na área médica. Muitos trabalhos científicos apontam uma relação causa-consequência que vincula o estresse (psicológico ou físico) à redução da imunidade. Entretanto, os mecanismos fisiológicos pelos quais esta relação acontece são pouco conhecidos.

Em um estudo conduzido nas universidades australianas de Melbourne e Monash, cientistas descobriram que, em condições de estresse, o neurotransmissor noradrenalina – que desempenha um papel fundamental na resposta ao estresse agudo ou reação de ‘luta ou fuga’ – prejudica as respostas imunológicas ao inibir os movimentos de várias células de defesa (os glóbulos brancos) em diferentes tecidos. Para fazer esta descoberta, os cientistas usaram técnicas avançadas de microscopia que permitem visualizar os tecidos vivos para examinar como as células de defesa de camundongos respondem à noradrenalina. Os cientistas então perceberam que, minutos após a injeção deste neurotransmissor, as células de defesa dos animais pararam de se mover. Por outro lado, a injeção de outros neurotransmissores, como a dopamina, não teve o mesmo efeito.

Como os glóbulos brancos viajam constantemente por todo o corpo e são capazes de se locomover para dentro e para fora dos tecidos, isso os permite localizar e erradicar patógenos e tumores. Portanto, para ver quanto tempo o efeito de paralização destas células duraria e se isso diminuiria a capacidade dos animais de lutar contra infecções, os cientistas inocularam o vírus do herpes na pele dos camundongos. Depois de dois dias, eles trataram os animais com uma molécula chamada Iso, que imita a ação da noradrenalina ao se ligar aos mesmos receptores, conhecidos como receptores adrenérgicos. Observando os nódulos linfáticos dos animais, com os avançados microscópios para rastrear os movimentos das células de defesa, os cientistas descobriram que a Iso interrompeu abruptamente o movimento das células por mais de duas horas e reduziu assim o recrutamento de células de defesa específicas contra o vírus para o local da infecção na pele. Efeitos semelhantes foram observados em camundongos com melanoma (câncer de pele) ou infectados com parasitas. Resultados adicionais ainda sugeriram que os efeitos da ativação do sistema nervoso central na motilidade das células de defesa podem ser mediados pela contração dos vasos sanguíneos, redução do fluxo de sangue e privação de oxigênio nos tecidos.

As descobertas deste trabalho foram publicadas em junho de 2021 na revista Immunity e sugerem que os neurotransmissores liberados pelos neurônios durante experiências estressantes fazem com que as células de defesa parem de funcionar em vez de patrulhar o corpo para identificar e combater invasores. Os resultados podem ter implicações importantes para a saúde de pacientes que usam drogas ativadoras do sistema nervoso central para tratar doenças como insuficiência cardíaca, sepse, asma e reações alérgicas. Entretanto, ainda não está claro se estas descobertas serão generalizadas para humanos com diferentes condições de saúde.

Para saber mais acesse o artigo original abaixo:

O novo coronavírus já estava circulando no Brasil antes dos primeiros relatos de infecção ao redor do mundo?

Por Catielen Paula Pavi PPG em Biotecnologia e Biociências/UFSC; Profa. Dra. Izabella Thaís Silva Dpto. de Farmácia, UFSC

Em dezembro de 2019, houve o primeiro relato de infecção pelo SARS-CoV-2, causador da COVID-19, em Wuhan, na China. Já nas Américas, o primeiro caso foi reconhecido nos Estados Unidos, em janeiro de 2020. Desde então, o vírus já causou mais de 4,5 milhões de mortes ao redor do mundo.

O SARS-CoV-2 possui rota de transmissão através das vias respiratórias e gera sintomas distintos em cada indivíduo. Por também afetar células do trato gastrointestinal (esôfago, estômago, intestino), acaba sendo eliminado por meio das fezes, gerando acúmulo de partículas virais nos esgotos. 

Observando isso, cientistas descobriram que o novo coronavírus estava circulando no município de Florianópolis, no estado de Santa Catarina (sul do Brasil), pelo menos desde novembro de 2019. Em contrapartida, o primeiro caso no Brasil foi confirmado 91 dias depois e, na região de Santa Catarina, 97 dias depois do observado no estudo. Mas como isso foi feito? 

O monitoramento de esgotos é uma ferramenta de manutenção de saúde única, já que permite a verificação da presença de patógenos, como os vírus que afetam as células do esôfago, do estômago e do intestino que são um grande problema em países tropicais como o Brasil. Países como Austrália, Espanha e Itália vêm realizando o monitoramento de SARS-CoV-2 no esgoto, demonstrando sua efetividade como ferramenta para monitorar a tendência de infecções por COVID-19.

No estudo liderado pela Professora Dra. Gislaine Fongaro, do Laboratório de Virologia Aplicada da Universidade Federal de Santa Catarina (Florianópolis, SC, Brasil), foram analisadas as coletas realizadas no sistema central de esgoto de Florianópolis, entre os dias 30 de outubro de 2019 a 04 de março de 2020. Em laboratório, primeiramente, os vírus foram concentrados para que pudesse ser realizada a extração do seu material genético. A partir disso, o SARS-CoV-2 foi detectado pela metodologia de transcrição reversa seguida da reação em cadeia de polimerase quantitativa (RT-qPCR), que é o padrão ouro na detecção desse vírus.

As amostras positivas, que demonstraram a presença do SARS-CoV-2 no esgoto do município de Florianópolis, foram enviadas para confirmação do resultado em um outro laboratório, onde também foi utilizada a técnica de RT-qPCR. A seguir, o genoma do vírus foi sequenciado para garantir que realmente se tratava do SARS-CoV-2, e não outro vírus semelhante. 

Os pesquisadores observaram que apenas duas amostras, de outubro e início de novembro de 2019, foram negativas para a presença do vírus. Já a amostra de 27 de novembro de 2019 e todas as subsequentes foram positivas. A confirmação do vírus no esgoto revelou sua presença 91 dias antes do primeiro caso confirmado no Brasil. Isso demonstra a circulação do vírus, por meio de sua eliminação na via fecal, vários meses antes dos primeiros relatos de caso pelas autoridades.

As coletas das amostras de esgoto foram suspensas em março de 2020, devido à situação pandêmica no Brasil. De toda forma, os dados já foram suficientes para demonstrar a importância do monitoramento de águas residuárias na prevenção e alerta da presença de patógenos com potencial pandêmico. 

Para saber mais acesse o artigo original abaixo:

Da tragédia à oportunidade: a nova geração de vacinas antitumorais

Por Bruno Costa da Silva – Champalimaud Centre for the Unknown/Lisboa – Portugal

No começo de 2020, tivemos o início da trágica pandemia global do COVID-19, que mesmo quase dois anos depois ainda assombra as nossas vidas. Por se tratar de uma doença nova, contra a qual ninguém possuía imunidade pré-existente, tornou-se urgente o desenvolvimento de vacinas que prevenissem casos graves e se possível a propagação da infecção pelo novo coronavírus. Felizmente, apesar de estarmos ainda longe de obtermos altos índices de vacinação globais (especialmente nos países subdesenvolvidos), o que se viu foram múltiplas parcerias científicas-biotecnológicas que desenvolveram múltiplas vacinas através de diferentes estratégias. Neste cenário catastrófico, a gigante farmacêutica Pfizer, em parceria com a startup alemã BioNTech e sob a liderança da cientista Kathrin Jansen, viu o COVID-19 como uma oportunidade perfeita para testar uma tecnologia vacinal revolucionária. Ao invés de induzir imunidade a partir da injeção de partículas virais inativadas, a estratégia da Pfizer-BioNTech envolveu o uso de pequenas bolhas de gordura (chamadas de lipossomas) contendo fragmentos de material genético (RNA mensageiro – mRNA) do novo coronavírus. A ideia é que, uma vez injetadas, esses lipossomas carregam o material genético viral para células do indivíduo vacinado, sendo convertidos em proteínas virais. Essas proteínas virais, então, desencadeiam a montagem de uma resposta imunológica contra o vírus, tornando os vacinados imunes à infecção. O sucesso dessa nova estratégia tem levado cientistas a questionar se essa tecnologia pode ser útil no tratamento de outras doenças, incluindo outros vírus e até mesmo o câncer.

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Embriões humanos já podem ser cultivados por mais de 14 dias!

Por Ricardo Castilho Garcez

Os pesquisadores agora têm permissão para cultivar embriões humanos no laboratório, por mais de 14 dias. Mas o que isso significa? Teremos humanos cultivados em laboratórios? 

Em maio de 2021, a Sociedade Internacional para Pesquisa em Células-Tronco (ISSCR), publicou novas regras que permitem o cultivo de embriões humanos para pesquisa, por mais de 14 dias. Até então, o 14º dia de desenvolvimento embrionário humano era o limite máximo que um pesquisador poderia cultivar um embrião. É importante lembrar que essa regra criava um limite máximo para o cultivo de embriões humanos, mas cada país tem autonomia para decidir por limites menores, ou até mesmo proibir. 

Mas, na prática, o que isso significa? Como seria um embrião de 14 dias ou mais? E, principalmente, por que fazer isso?

A regra antiga limitava o cultivo de embriões humanos por no máximo 14 dias, pois é nessa idade que a gastrulação inicia. É nesse momento que começa a ser definido onde será o lado direito e esquerdo, a cabeça, o ânus etc. Ou seja, o que os cientistas estavam autorizados a ver eram apenas os estágios do desenvolvimento antes da gastrulação. (Fig 1). 

Figura 1: Embrião humano de 12 e 14 dias. Weatherbee et al., 2021
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Consumo de gordura, bactérias intestinais e saúde, qual é a relação

Por Daniel Fernandes, Depto. de Farmacologia UFSC

Embora a gordura seja essencial para o funcionamento do nosso organismo, hoje sabemos que o seu consumo excessivo favorece o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. 

Mas como exatamente isto acontece?

Uma série de estudos científicos tem mostrado que as bactérias presentes no intestino, e que compõem a nossa microbiota, são capazes de converter uma substância chamada colina, presente na nossa dieta (abundante em ovos, por exemplo), em uma outra substância chamada trimetilamina (TMA). A TMA é absorvida no próprio intestino e chega até o fígado onde é metabolizada formando um composto de nome um pouco mais complexo, o N-óxido de trimetilamina (TMAO). O TMAO é uma substância tóxica e que favorece o surgimento de doenças do coração. 

Mas afinal o que isso tem a ver com a pergunta inicial sobre a relação entre uma dieta rica em gordura, microbiota e doenças cardiovasculares?

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