O que os estudos de biodiversidade têm a ver com o combate à COVID-19?

Por Kelmer Martins da Cunha & Elisandro Ricardo Drechsler dos Santos,  Depto. BOT-CCB/UFSC

Você não acha que muito do que os cientistas produzem parece inútil? Pois é, a grande maioria dos estudos científicos não necessariamente oferece novidades, inovações e aplicações imediatas para a sociedade. No entanto, o acúmulo de conhecimento e o domínio de novas técnicas e tecnologias irão resultar, a médio ou longo prazo, em benefícios e qualidade de vida para as pessoas.

Veja o exemplo da PCR (do inglês Polymerase Chain Reaction). Quem antes da COVID-19 conhecia a PCR? 

Em tempos de pandemia, qualquer pessoa que ouve ou lê “PCR” já associa com o teste mais preciso para detecção da COVID-19. A PCR é uma técnica da biologia molecular que amplifica o DNA ou RNA, ou seja, aumenta a quantidade de material genético de uma forma que possa ser detectado. Antes estava “presa” em laboratórios ou no uso de investigações científicas, mas hoje está “na boca de todo mundo”, mais precisamente nos testes para identificação da doença. Nesse caso, a PCR amplifica o RNA do vírus de uma amostra laboratorial, ajudando a reconhecer se uma pessoa está infectada ou não.

A PCR não é tão recente como a pandemia, é uma técnica desenvolvida nos anos 80. Hoje suas aplicações vão muito além dos testes clínicos, por exemplo a amplificação de DNA para análises da sistemática filogenética molecular revolucionou a taxonomia e possibilitou entender aspectos sobre a evolução das espécies.

Fonte: Divulgação / FIEMG

O acesso ao conhecimento da biodiversidade e a catalogação das espécies, como por exemplo de plantas, fungos e animais, sempre foi uma tarefa árdua, que exige muita dedicação dos cientistas. Porém, sempre houve avanços com o surgimento de novas ferramentas, como o microscópio e a própria biologia molecular. Mais recentemente, existe o Sequenciamento de Nova Geração (NGS, do inglês Next Generation Sequencing) que dá acesso ao DNA dos organismos e ajuda a documentar a diversidade de forma nunca vista. As tecnologias NGS são capazes de identificar o material genético de centenas de milhares de indivíduos ou espécies presentes em uma pequena amostra. Como a PCR, estas ferramentas moleculares vão muito além das técnicas clínicas, e estão sendo utilizadas de maneira inovadora nas mais diversas áreas, principalmente em pesquisas com biodiversidade e conservação.

Sobre os estudos com biodiversidade, estamos em uma verdadeira corrida contra o tempo para reconhecer as espécies do nosso planeta antes de serem extintas. Assim, essas novas ferramentas moleculares para acessar de maneira rápida e eficaz as comunidades de espécies são essenciais. Uma destas tecnologias NGS, chamada de metabarcoding, se baseia na PCR para amplificar o DNA de organismos (como fungos, por exemplo) e sequenciar paralelamente essas amplificações, identificando virtualmente toda a Funga presente em uma amostra. Através de uma amostra ambiental, como algumas gramas de solo de uma floresta ou da água de um lago, é possível detectar quais espécies “deixaram” seu material genético por ali. Ou seja, o DNA, de esporos, sementes, tecido morto, etc., pode ser detectado de forma altamente confiável. Utilizando essa abordagem, a partir de amostras do solo de várias partes do planeta, um estudo publicado na Science, em 2014, demonstrou como o clima e a química do solo podem influenciar nos padrões de distribuição dos fungos. Trabalhos como esse são fundamentais para entender o grupo, ainda muito pouco conhecido, embora extremamente importante para a manutenção da vida no planeta.

As tecnologias NGS vêm revolucionando também as pesquisas com conservação. Um exemplo interessante vem da Dinamarca, onde os cientistas descobriram que o levantamento tradicional de espécies de fungos foi significativamente complementado pela NGS a partir de amostras de solos. Da observação e das coletas foram identificadas 100 espécies ameaçadas de extinção, enquanto através das amostras de solo submetidas ao metabarcoding foram detectadas 85 espécies ameaçadas. Somente 39 espécies estavam presentes em ambas abordagens.

Sequenciamento em campo. Fonte: Eastern Afro Montane

Dessa forma, as metodologias, quando somadas, possuem um potencial muito maior de identificar espécies ameaçadas, gerando de maneira mais rápida dados essenciais para a conservação. E claro, não são somente as espécies de fungos que saem ganhando com a utilização de novas ferramentas, mas sim todo o ecossistema em que elas estão inseridas, já que a conservação delas está diretamente relacionada com a conservação de seus habitats. Quem sabe, em um futuro próximo, com essas novas técnicas de acesso à biodiversidade estaremos salvando todas as formas de vida do planeta, inclusive a nossa.

Para acessar os artigos utilizados para o texto, clique nos links abaixo:

Evolução das bactérias “à la carte” quando expostas ao tratamento com antibióticos

Por Rita Zilhão – Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal

Figura 1: Estrutura geral dos integrons. IntT– gene que codifica a integrasse. GC – diferentes cassetes de resistência a antibióticos (adaptado de Stalder T. et al. (2012).

A resistência aos antibióticos continua a ser um problema em saúde pública devido à notável destreza de resposta das bactérias a alterações ambientais, tais como a presença de antibióticos.

Mas de onde vem esta flexibilidade das bactérias? Ora, uma das estratégias que as bactérias desenvolveram foram os chamados elementos genéticos móveis, isto é, segmentos de DNA que se podem mover não só dentro do próprio genoma de uma bactéria como ser transferidos para uma bactéria diferente. Através destes elementos as bactérias podem adquirir novos genes que, inclusivamente, já podem ter sobrevivido ao desafio da seleção natural em outras espécies bacterianas. Globalmente, a diversidade genética bacteriana aumenta e confere-lhes uma faceta de sobrevivência que, representando em si uma vantagem para as mesmas, pode ser um problema para o homem como o que se observa na propagação global da resistência aos antibióticos cujos genes de resistência fazem frequentemente parte destes elementos.

Mas vejam o seguinte: na ausência de antibióticos não tem então muito sentido a bactéria adquirir genes de resistência, que não lhe são necessários, assim como produzir proteínas de resistência (caso já contenha os genes de resistência). Ambos os mecanismos são dispendiosos e podem reduzir a viabilidade da bactéria sendo mais um prejuízo que uma vantagem. Contudo, se surge um antibiótico seria muito vantajoso que a célula já estivesse preparada para lhe resistir, certo?

Figura 2: Funcionamento do sistema dos integrons na presença de um antibiótico cujo cassete de resistência se localiza no fim do integron (adaptado de Souque C. et al., 2021)

Existe assim um elemento genético conhecido como integron que contrabalança ambas as condições. Como? Ora, os integrons são plataformas genéticas que não são móveis por si só, mas muitas vezes estão incorporados em noutros elementos genéticos móveis que facilitam a sua transferência. Dois pontos importante a realçar para entender esta temática: 1- os integrons contêm uma variedade de genes de resistência a antibióticos vulgarmente designadas de “cassetes de resistência” (ver segmentos CC na Figura 1). Estes genes contêm a informação para a síntese das proteínas que conferem a resistência aos respectivos antibióticos; 2- as cassetes localizadas no início do integron produzem mais proteínas de resistência do que as mais próximas do final. Na presença de antibióticos, é induzida a síntese de uma enzima – a integrase – associada ao integron, e cuja atividade permite às bactérias não só capturar, mas também excisar cassetes (Figura 1). Curiosamente, verificou-se que a ordem das cassetes dentro do integron também podia ser alterada, melhor dito, embaralhada. Esta observação levou a que, há cerca de 5 anos, fosse proposto um mecanismo de resposta adaptativa à presença de antibióticos que sugeria que as cassettes de resistência podiam ser movidas para mais perto do início do integron onde, como acima referido, os níveis de expressão são superiores. Isto permitiria a rápida adaptação das bactérias a condições ambientais flutuantes (tais como a presença de determinado antibiótico). Todavia, só recentemente, os investigadores usaram um protocolo experimental em que utilizaram duas estirpes de Pseudomonas aeruginosa (uma bactéria que com resistência natural a diversos antibióticos), em que ambas as estirpes continham um integron com três cassetes que codificavam a resistência a diferentes antibióticos. O gene de resistência relevante para o estudo (gentamicina) encontrava-se na última posição. As estirpes diferiam apenas no fato de sintetizarem ou não uma integrase funcional. As bactérias foram então expostas a duplicações diárias de concentrações de antibiótico, forçando as populações bacterianas a aumentar os seus níveis de resistência antibiótica ou a, desafortunadamente, enfrentar a extinção. Após 13 aumentos de concentração com o antibiótico gentamicina, observou-se uma sobrevivência significativa das populações que continham a integrase funcional relativamente às que não continham a enzima funcional e que, em grande parte, se extinguiram.

Ao examinar a sequência genética das estirpes que evoluíram das primeiras, “Os cientistas descobriram” uma gama de combinações relativamente à posição das três cassetes (Figura 2). Concretamente, nas maiores concentrações de antibióticos, a maioria das populações continha a mesma sequência de cassetes; as populações de controle, que não foram expostas a antibióticos ou apenas sujeitas a baixas concentrações, não mostraram qualquer variação estrutural na sequência de cassetes. Fundamentalmente, a presença da gentamicina, ao induzir a expressão da atividade da integrase, acelerou a evolução das estirpes gerando rapidamente diferentes combinações na composição de cassetes do integron, tendo sido selecionada em concentrações elevadas de gentamicina, a população em que a expressão da cassete de resistência à gentamicina era superior. Embora se possa gracejar que as bactérias evoluem “à la carte” (a pedido) quando expostas ao tratamento com antibióticos, este mecanismo explica como, sem qualquer “intencionalidade” da bactéria, é a atividade de integração que, ao gerar diversidade genética ao acaso, permite à seleção natural agir de encontro à sobrevivência da bactéria.

Para saber mais detalhes, acesse o artigo original abaixo:

Os ensinamentos da pandemia

Por Filipe Modolo – Dpto. de Patologia, UFSC

Fonte: pxhere

Não é novidade para ninguém que estamos vivendo um momento trágico na história da humanidade, talvez um dos momentos mais difíceis da Idade Contemporânea. Não há dúvidas de que a pandemia do COVID-19 trouxe muitos prejuízos, como a perda da vida das pessoas amadas, diversas sequelas naqueles que se recuperaram, saturação dos sistemas de saúde público e privado, retração econômica com aumento no desemprego entre outros problemas muito sérios. Diversos textos desse blog científico já trataram dessas repercussões negativas da pandemia, com destaque para “O impacto da COVID-19 na saúde bucal eO impacto emocional do COVID-19.

No entanto, de acordo com a “metáfora do copo meio cheio, meio vazio” ou a “filosofia de buscar o lado bom das coisas ruins” todas as situações, por pior que pareçam, podem ter um lado bom – muitos chamariam isso de comportamento Poliana (menina que sempre procurava extrair algo de bom em todas as situações, mesmo as mais desagradáveis, personagem do livro clássico “Pollyana”, escrito em 1913 por Eleanor H. Porter). A pandemia do COVID-19, por incrível que pareça, também gerou repercussões positivas…

Cientistas descobriram que o lockdown (termo em inglês para descrever as medidas de isolamento social extremo), determinado pelas autoridades como medida para redução da transmissão do coronavírus, levou a diversas alterações positivas na dinâmica familiar, com repercussão direta no comportamento de crianças e adolescentes [1]. Um grupo de pesquisadores da Universidade de Roma “Tor Vergata” e do Hospital Universitário Integrado de Verona (ambos da Itália, um dos países mais afetados pela pandemia na Europa) avaliou 212 pacientes odontológicos, com idade entre três e 16 anos (média de nove anos), utilizando um questionário que investigava atividades escolares, brincadeiras, tipo de dieta, tempo dedicado à higiene oral e atividades realizadas com os pais, após dois meses de lockdown. Além disso, utilizaram uma escala de comportamento (“Frankl Behaviour Rating Scale”) para medir o nível de cooperação dos pacientes frente ao atendimento odontológico.

Os resultados foram muito impactantes, pois mostraram que a presença dos pais em casa levou a diversas alterações positivas no comportamento dessas crianças e adolescentes. No campo restrito da odontologia, o envolvimento de pais e filhos em atividades lúdicas cotidianas resultou em crianças com melhora significativa na colaboração com o cirurgião-dentista durante as consultas e aumento do tempo dedicado à higiene oral, mudanças notáveis!

No entanto, preciso pedir licença para meus colegas cirurgiões-dentistas e enfatizar resultados mais notáveis ainda… é sabido que os pais são o primeiro modelo para os filhos e, por isso, exercem influência significativa no desenvolvimento comportamental, personalidade, bem-estar social e cognitivo dos filhos. Assim, crianças de famílias unidas e pacíficas apresentam maior segurança emocional e comportamento mais construtivo, o que facilita a construção de relações sociais estáveis e positivas. Além disso, o tempo de brincadeiras familiares está diretamente associado ao bem-estar da criança. Durante o lockdown, esse convívio intensificou-se, em tempo e qualidade, gerando diversos frutos positivos para as crianças e para os pais.

O aumento da presença e atenção que os pais dedicaram aos filhos (fruto da convivência intensa imposta pelo lockdown) e o tempo dedicado às atividades lúdicas supriram a necessidade emocional dos filhos de envolvimento com o seus pais. Isso foi traduzido tecnicamente em aumento do nível de colaboração dos pacientes, mas deve ser interpretado como algo muito maior: crianças que conviveram mais com os pais apresentaram-se mais saciados emocionalmente, com maior senso de responsabilidade e vida mais organizada.

Fazendo uma transposição futura desses resultados, possivelmente poderemos observar, em breve, uma geração de pessoas:

  • Emocionalmente saciadas (pelo amor e presença dos pais) que, seguramente, estarão predispostas a construir relações sociais mais saudáveis e construtivas;
  • Com maior senso de responsabilidade com seus semelhantes e com o mundo;
  • Mais organizadas e, portanto, mais produtivas.

Essas três características podem ser decisivas para a reconstrução da nossa sociedade após a pandemia… Infelizmente, nem todas as crianças têm a oportunidade de crescer em famílias onde existe tempo de qualidade, ou mesmo condições para construção de relações saudáveis e convivência harmônica. Mas nenhuma realidade é imutável e cabe a todos nós colaborar para que esta realidade positiva se reproduza nas vidas do maior número de crianças possível!Quais outros ensinamentos da pandemia podem ajudar na construção de um mundo melhor? Convido todos vocês a refletirem sobre isso…

Para saber mais detalhes, acesse o artigo original abaixo:

A possibilidade de transfusão de sangue a partir de células criadas em laboratório

Por Marco Augusto Stimamiglio – Instituto Carlos Chagas – Fiocruz/PR

Há vários anos os cientistas têm se preocupado com possíveis interrupções no suprimento de sangue para transplante. Estas interrupções poderiam ser decorrentes do envelhecimento rápido da população ou devido ao surgimento de novas doenças que seriam transmitidas através do sangue (como poderia ser o caso do vírus SARS-CoV-2, causador da atual pandemia de COVID-19), o que reduziria drasticamente o número de doadores no futuro.  Por este motivo, os cientistas têm trabalhado no desenvolvimento de alternativas para produzir sangue em larga escala nos laboratórios e nas fábricas, permitindo assim seu fornecimento ilimitado.

A produção de glóbulos vermelhos (hemácias ou eritrócitos) em laboratório de pesquisa já é uma realidade há anos. A primeira demonstração de que é possível usar estas células em transfusões de sangue data de 2011 (ensaio clínico publicado na revista Blood por M.C. Guiarratana e colaboradores). No entanto, apesar dessa conquista, a expansão em larga escala de glóbulos vermelhos para fins de transfusão sanguínea segue sendo um obstáculo, pois, para alcançar as quantidades de glóbulos vermelhos necessárias nas transfusões, os cientistas precisam atingir densidades equivalentes a 1,5 bilhão de células no volume de uma colher de sopa cheia (uma bolsa de sangue contém 2×1012 glóbulos vermelhos, ou seja, dois trilhões de células).

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A Ciência da Arte para diminuir o estresse

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

Jackson Pollock pintando em Long Island, Nova York, 1950.
© Hans Namuth. Fonte: Encyclopedia Britannica

–  E então Giordano vamos?

–  aham…

–  Giordano, o museu vai fechar e você está em frente a esse quadro faz mais de uma hora. 

– ok, se não há saída, vamos…

Bem meu caro leitor, essa é uma conversa banal de um casal banal em uma tarde nada banal do mês de junho do ano de 2007. Os elementos presentes: um homem emocionado, sua esposa impaciente (com razão), e um quadro dentro de um dos mais belos museus do mundo: a Tate Modern Gallery em Londres. Talvez você tenha percebido que o homem diante do quadro é o interlocutor que aqui vos escreve. O quadro, “ah, o quadro!”, era nada mais nada menos do que “Summertime Number 9A” de Jackson Pollock. Solicito que o leitor clique aqui para ver o quadro antes de continuar a leitura.

Podemos nos questionar como uma pintura, que para alguns pode parecer “feia”, “desorganizada” ou, no melhor dos casos, completamente sem sentido, atrai atenções e invoca emoções das mais diversas. A rigor, não precisaríamos tentar entender e muito menos explicar essas emoções, pois, como bem disse Freud “não é fácil lidar cientificamente com sentimentos”. Mas como todo bom cientista não resisti à tentação e resolvi encarar o desafio de lidar cientificamente com as emoções suscitadas pela arte de Jackson Pollock.

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Cabelo, cabeleira: uso combinado de IGF-1 e EGF como potencial tratamento da perda intensa de cabelo

Por Michelle Tillmann Biz – Dpto. de Ciências Morfológicas / UFSC

Figura 1: imagem esquemática demonstrando o ciclo de um folículo piloso (FP).

Você já deve ter notado que nossos pelos/cabelos estão continuamente crescendo, caindo e sendo renovados. Pois bem, o responsável por este processo é o folículo piloso (FP), um conjunto de células localizadas na base da pele/couro cabeludo com o papel de originar, estimular o crescimento, manter e renovar os pelos/cabelos. Assim, nossos pelos/cabelos caem de tempos em tempos, e, na maioria das vezes, logo outros crescem no lugar (pelo menos para a maioria das pessoas…). Este ciclo de crescimento e perda reflete exatamente o processo contínuo e cíclico do FP, que é dividido em três fases: anágena (de desenvolvimento do FP), catágena (de degradação do FP) e telógena (de repouso do FP) (vide figura 1).

A fase de desenvolvimento é a mais longa (podendo durar entre 2 a 8 anos) e é caraterizada pelo período de produção/crescimento do fio de cabelo; em seguida virá a fase de degradação do FP (que dura de 2 a 4 semanas); e por fim a fase de repouso do FP (com duração de 2 a 4 meses) onde não há mais crescimento do fio de cabelo. Dentro deste ciclo, perder cabelo é normal e estará relacionado ao recomeço do ciclo do FP onde, reiniciando a fase de desenvolvimento, um novo fio de cabelo começa a crescer e empurrar o fio que estava em fase de repouso… e assim sucessivamente.

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Uma doce batalha: como o consumo de açúcares define a resposta de tumores a imunoterapias

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

Como fruto dos trabalhos de James Allison e Tasuku Honjo, premiados com o prêmio Nobel de Medicina em 2018, um número crescente de pacientes com câncer tem tido acesso a uma nova modalidade de tratamento antitumoral, chamada de imunoterapia. O princípio destas terapias é bloquear o que inibiria a ação antitumoral do sistema imunológico. Apesar de produzir resultados bombásticos em muitos doentes, estas terapias são ineficazes para um número considerável de doentes. Por este motivo, um dos tópicos mais investigados na área de imuno-oncologia é a base biológica para o funcionamento ou não de imunoterapias. A ideia é compreender porque alguns pacientes não respondem a imunoterapias para então ter a oportunidade de desenvolver estratégias para contornar esta resistência.

Fonte: BioRender.com

            Em um trabalho publicado na revista britânica Nature em 15 de fevereiro de 2021, liderado pelos Doutores Taha Merghoub, Jedd Wolchok e Roberta Zappasodi (todos do instituto estado-unidense Memorial Sloan Kettering), investigou-se como o açúcar, um recurso disputado tanto por tumores quanto por células do sistema imunológico, pode desempenhar um papel na resposta a imunoterapias. Os Cientistas descobriram que quanto maior o consumo de açúcar por células tumorais menor é a eficácia de imunoterapias. Como evidência disso, o trabalho descreve que o bloqueio do consumo de açúcar por células tumorais aumenta a quantidade de açúcar à disposição de células imunes e, consequentemente, também aumenta a resposta a imunoterapias. Em experimentos feitos com tumores de mama em camundongos, observou-se que o bloqueio do consumo de açúcar por tumores aumentou o efeito de imunoterapias, diminuiu a quantidade de metástases e, consequentemente, aumentou a sobrevida dos animais. Os investigadores estudaram ainda a captura de açúcar em pacientes oncológicos. Neste estudo, observou-se que quanto maior o consumo de açúcar por células tumorais, menor a quantidade de células imunes presentes nos tumores.

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