Ciência

ilustração da nanopartícula lipídico-proteica

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma estratégia para tratar o tipo mais agressivo de câncer cerebral em adultos que combina uma molécula fotoativa e um agente quimioterápico – ambos encapsulados em nanopartículas.

Resultados da pesquisa, apoiada pela FAPESP, foram apresentados no simpósio FAPESP Week France por Antônio Claudio Tedesco, do Centro de Nanotecnologia e Engenharia Tecidual e Fotoprocessos do Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP-USP).

O glioblastoma multiforme de grau quatro representa quase 25% dos tumores cerebrais não metastáticos. A nova terapia pode ser usada antes, durante e depois da cirurgia de remoção do tumor, obrigatória nesses casos agressivos. O uso de nanopartículas permite, segundo o pesquisador, liberar os compostos ativos diretamente na região afetada de maneira gradual e sustentada durante alguns meses.

“Quanto menos tecido cerebral for removido, mais segura é a cirurgia, pois cai consideravelmente o risco de comprometimento das funções vitais do paciente”, explicou Tedesco.

Dados de experimentos feitos em culturas de células tumorais foram publicados na revista Molecular Pharmaceutics .

O grupo pretende, em breve, avaliar o efeito do tratamento em animais antes, durante e após a remoção cirúrgica do tumor. A proposta é enriquecer a região afetada com as moléculas fotoativas cerca de duas semanas antes da cirurgia. Durante esse período, simultaneamente, o quimioterápico estará agindo para reduzir a massa tumoral.

Durante a cirurgia, a luz será aplicada para ativar os compostos fotossensíveis. “Nesse momento, com a retirada da calota craniana e do tumor, é possível proteger o tecido sadio com a fototerapia e matar as células doentes que porventura continuam impregnadas no tecido”, disse o pesquisador.

No período pós-cirúrgico, o novo tratamento pode ajudar a evitar a recidiva, pois as nanopartículas são capazes de liberar de forma gradual o quimioterápico diretamente na região do tumor, sem causar problemas colaterais ao paciente debilitado.

“É justamente nesse período que 90% dos pacientes apresentam recidiva e, normalmente, de forma muito agressiva. No entanto, como estão debilitados, não é possível submetê-los à radioterapia ou à quimioterapia convencional. Com o novo método, podemos manter o combate ativo da doença por um mês após a cirurgia”, disse Tedesco.

O tratamento quimioterápico convencional contra o glioblastoma envolve a administração do fármaco temozolomida, de custo elevado e com poucas garantias de eficácia. Entre os efeitos adversos da dose necessária para atravessar a barreira hematoencefálica – que protege o sistema nervoso central – estão danos à medula óssea, onde estão as células-tronco hematopoiéticas responsáveis por gerar as células do sangue e do sistema imunológico.

Tecnologia versátil

Tedesco ressalta que a nanotecnologia e os novos sistemas de veiculação de fármacos com nanopartículas lipídico-proteicas têm permitido que moléculas antes usadas para o tratamento de determinadas patologias possam ser “redesenhadas” e adaptadas a novas funções.

Dessa forma, o mesmo sistema usado para o tratamento do glioblastoma pode atuar no diagnóstico da doença e fornecer informações importantes para a cirurgia de remoção do tumor por meio de um marcador fluorescente.

Atualmente, antes da cirurgia, são usadas imagens de tomografia ou ressonância capazes de detectar a massa tumoral. “O neurologista decide a margem de segurança que deve ser retirada. Com o novo sistema, é possível saber exatamente qual é a massa a ser retirada”, disse.

Os mesmos sistemas carreadores contendo os ativos descritos acima podem ser usados ainda para a marcação e o diagnóstico de tipos menos graves de glioblastoma. “Gostaríamos de fazer a mesma abordagem para identificar os pacientes com tumores de grau dois e três que ainda não têm indicação para uma intervenção cirúrgica. Desse modo, podemos tratar a doença antes que ela evolua”, disse Tedesco.

“Caso a gente tenha de avançar para uma cirurgia, a nossa ideia é que, com a tecnologia de impressão de órgãos em 3D, já disponível no Centro de Nanotecnologia, possamos construir uma prótese com o tamanho exato do tumor a ser retirado. Podemos impregnar esse material com quimioterápico e implantá-lo no paciente para que libere de forma sustentada o composto ativo por semanas ou meses”, disse.

O grupo de Tedesco é um dos pioneiros no Brasil na área de fototerapia dinâmica. Os trabalhos nesse campo iniciaram-se com o tratamento de câncer de pele e avançaram rapidamente para a área da engenharia tecidual e medicina regenerativa de órgãos e tecidos. Entre os estudos já realizados estão um modelo artificial de pele humana – hoje produzido para o tratamento de queimados e de cicatrização.

Existem ainda trabalhos com sistemas carreadores de fármacos altamente específicos que podem ser usados no tratamento de doenças neurodegenerativas, como Parkinson, Alzheimer e epilepsia.

O simpósio FAPESP Week France foi realizado entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france/.

Maria Fernanda Ziegler, de Paris
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

queimadas florestais

Além de influenciar o clima, as chuvas e a agricultura, o material particulado suspenso na atmosfera pode afetar a saúde humana, favorecendo doenças respiratórias, cardiovasculares e até mesmo câncer. Por esse motivo, tem sido objeto de estudos em diversos países.

No Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da Universidade de São Paulo (USP), um grupo coordenado pela professora Livia Freire tem usado simulações computacionais para entender como ocorre o transporte dessas partículas microscópicas, também conhecidas como aerossóis, entre as diferentes camadas atmosféricas. As fontes de aerossol podem ser naturais (como os compostos orgânicos voláteis emitidos pelas árvores) ou antropogênicas (como a fumaça emitida por veículos, fábricas e queimadas florestais).

A pesquisa tem apoio da FAPESP e foi apresentada por Freire durante o simpósio FAPESP Week France.

“Nosso interesse é saber como os aerossóis são transportados pelo escoamento atmosférico, um movimento muito complicado de simular e de compreender por ser turbulento. Estamos desenvolvendo modelos numéricos que simulam o escoamento da atmosfera e como ele transporta partículas. O objetivo é chegar a equações simples, que pesquisadores em outras áreas possam usar para entender a concentração de partículas na atmosfera”, disse Freire à Agência FAPESP.

Segundo a pesquisadora, para prever o comportamento das partículas e determinar, por exemplo, sua concentração em um determinado local e hora, é necessário entender o escoamento turbulento presente na camada-limite atmosférica, como é chamada a região que corresponde às primeiras centenas de metros da atmosfera.

“É uma região que concentra todas as trocas de energia, gases e partículas entre a atmosfera e os elementos que compõem a superfície do planeta”, explicou.

“O problema dos escoamentos turbulentos [em que as partículas se misturam de forma caótica, com turbulência e redemoinhos] é muito complexo, pois envolve várias escalas, desde a escala da própria atmosfera até outras muito pequenas, como os vórtices turbulentos que transportam partículas. Para simular isso em computador, precisamos representar todas essas escalas, o que implica um aumento significativo nos custos de computação. É um grande desafio representar todos os diferentes componentes da atmosfera em um sistema computacional com custo viável”, disse Freire.

Large-Eddy Simulation

De acordo com Freire, a camada-limite atmosférica possui um escoamento turbulento cuja representação computacional mais fiel é obtida pela técnica chamada de Large-Eddy Simulation (LES).

“Por sua natureza complexa, o estudo da turbulência tem como base o uso de simulações numéricas combinadas com a análise de dados experimentais. Para o escoamento atmosférico, o uso da técnica LES fornece indicadores importantes sobre o comportamento único da turbulência. Progressos significativos têm sido feitos no desenvolvimento de modelos para o transporte de matéria e energia na atmosfera em condições simplificadas”, disse.

“Por exemplo, a concentração média de partículas finas emitidas de uma região de solo plano e nu pode ser representada por uma simples relação de fluxo-perfil, um resultado encontrado a partir do uso de LES”, acrescentou.

Segundo Freire, os avanços na capacidade computacional oferecem uma oportunidade para investigar problemas mais complexos, como o transporte de partículas na presença de florestas e cidades.

“Estamos usando o LES, uma ferramenta numérica avançada, para desenvolver novos modelos que permitam explicar o transporte de partículas na atmosfera. Isso poderá aumentar nossa compreensão e nossa capacidade de prever seu papel no meio ambiente”, disse.

Na pesquisa com o LES, Freire tem trabalhado com os professores Leandro Franco de Souza, do ICMC, e Amauri Pereira de Oliveira, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, ambos da USP, e com David Richter, da Universidade de Notre Dame, nos Estados Unidos.

O simpósio FAPESP Week France foi realizado entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france.


Heitor Shimizu, de Lyon
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

formação do período Neoproterozoico

A necessidade de encontrar alternativas para o futuro do planeta motivou um grupo de pesquisadores brasileiros e franceses a olhar para mais de 500 milhões de anos atrás, em uma tentativa de entender os muitos estágios da evolução da vida terrestre.

A pesquisa, apoiada pela FAPESP, foi apresentada no dia 25 de novembro por Magali Ader, professora do Institut de Physique du Globe de Paris, durante a FAPESP Week France.

“Encarar os desafios do Antropoceno [termo usado por alguns cientistas para descrever o período atual da história do Planeta Terra] exigirá que as sociedades humanas se ajustem às mudanças climáticas e encontrem novas fontes de energia. Algumas dessas fontes podem ser hidrogênio, água, hidrocarbonetos ou elementos raros e, para isso, é importante conhecer bem o sistema terrestre”, disse a pesquisadora.

O foco da pesquisa conduzida por Ader está em sedimentos geológicos no Brasil. A investigação conta com a colaboração do grupo do professor Ricardo Trindade, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP).

O Projeto Temático reúne mais de 30 cientistas do Brasil e da França. O objetivo do grupo é estudar o sistema terrestre e a evolução da vida durante o Neoproterozoico (entre 1 bilhão e 541 milhões de anos atrás), período de mudanças significativas na composição e na dinâmica do planeta, como o aparecimento de formas de vida complexa e a configuração dos continentes, além de variações importantes no clima.

"É muito importante poder trabalhar com o grupo do professor Trindade, porque temos especialidades complementares de pesquisa. Nesse trabalho, precisamos integrar cientistas de diferentes áreas e isso exige um financiamento substancial. Não há muitas agências no mundo dispostas a apoiar um projeto como esse e, felizmente, a FAPESP é uma delas. Por conta disso, o Brasil é um dos poucos lugares onde tal projeto poderia ser conduzido”, disse Ader à Agência FAPESP.

O efeito estufa

Ao mesmo tempo em que busca respostas no passado, a ciência tem de lidar com os desafios impostos pelas mudanças climáticas induzidas pela emissão de gases como dióxido de carbono (CO2), metano, óxido nitroso (N2O) e ozônio (O3)

Os gases do efeito estufa emitidos pela produção de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo foram o tema abordado por Janaina Braga do Carmo, professora do Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), na FAPESP Week France.

“O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar para a produção de etanol [energia renovável] e de açúcar. A gestão do solo, o uso de fertilizantes nitrogenados e de resíduos da produção de etanol, como vinhaça, torta de filtro e de palha pós-colheita, podem comprometer a sustentabilidade das culturas, aumentando as emissões de gases de efeito estufa”, disse.

Segundo Carmo, outra questão importante é a expansão da cana-de-açúcar em áreas de pastagem, caracterizando uma mudança no uso da terra – fato que pode alterar a dinâmica e o equilíbrio das emissões de gases de efeito estufa na agricultura brasileira.

“Buscamos conhecer as emissões de gases de efeito estufa durante o processo de conversão de pastagens para plantio de cana-de-açúcar, considerando práticas de manejo usuais. O objetivo é propor alternativas de gestão capazes de reduzir as emissões e aumentar a sustentabilidade do sistema de produção”, disse.

A pesquisa é conduzida no âmbito de um Projeto Temático e faz parte do Programa FAPESP de Pesquisa em Mudanças Climáticas Globais, coordenado pelo professor Luiz Antonio Martinelli, do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (Cena) da USP.

“Após o primeiro ano de medidas e análises, verificamos que as emissões resultantes do plantio de cana-de-açúcar são maiores do que as que existiam sob o domínio das pastagens. No entanto, ainda precisamos avaliar a fonte de nitrogênio usada no experimento”, disse Braga à Agência FAPESP.

Mitigação de gases

O impacto da microbiota do solo na mitigação dos gases de efeito estufa em florestas tropicais foi o tema da palestra apresentada por Tsai Siu Mui, professora e vice-diretora no Cena-USP.

Como lembrou a pesquisadora, os gases de efeito estufa retêm a energia térmica refletida pela superfície da Terra. No entanto, em solos de floresta tropical, como a Amazônia, elementos como o metano e o óxido nitroso são reciclados por meio de processos biogeoquímicos, com a participação ativa de microrganismos.

“Isso foi demonstrado pela medição de atividades microbianas subterrâneas juntamente com fluxos de gás”, disse Tsai, que coordena uma pesquisa no âmbito do Programa BIOTA-FAPESP.

Segundo a pesquisadora, microrganismos coordenam os processos ecológicos dos quais depende a vida, mas pouco se sabe sobre sua biodiversidade. O projeto de pesquisa por ela coordenado combina avanços no sequenciamento de ácidos nucleicos e em biogeoquímica de ecossistemas para investigar o controle do ciclo do metano ao longo de gradientes de uso do solo em florestas tropicais.

“Para responder a essas questões, estudamos as dimensões genética, filogenética e funcional da biodiversidade de bactérias e arqueias em dois fragmentos de floresta tropical ameaçados pelo desenvolvimento: um na Amazônia Oriental, em Rondônia, e outro em uma reserva da Amazônia Ocidental perto de Santarém, no Pará”, disse.

“Essas florestas abrigam uma gama de ecossistemas, características de solo e histórico de uso do solo. Já observamos uma redução de emissões de óxido nitroso quando a fauna natural está livremente presente na floresta”, disse.

A sessão teve também apresentação de François Moriconi, da Université Paris Diderot, que foi pesquisador visitante na Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Presidente Prudente e falou sobre sua colaboração com o Grupo de Pesquisa Produção do Espaço e Redefinições Regionais (GAsPERR).

O simpósio FAPESP Week France acontece entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france/.

Heitor Shimizu, de Paris
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Centro de Pesquisa

A partir de células sanguíneas humanas, pesquisadores brasileiros conseguiram obter organoides hepáticos – ou minifígados – capazes de exercer as funções típicas do órgão, como produção de proteínas vitais, secreção e armazenamento de substâncias. A inovação permite a produção de tecido hepático no laboratório em apenas 90 dias e pode se tornar, no futuro, uma alternativa ao transplante de órgãos.

No estudo, realizado no Centro de Pesquisa sobre o Genoma Humano e Células-Tronco (CEGH-CEL) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP na Universidade de São Paulo (USP) –, foram combinadas técnicas de bioengenharia, como reprogramação celular e produção de células-tronco pluripotentes, com a bioimpressão 3D. A estratégia permitiu que o tecido produzido pela impressora mantivesse as funções hepáticas por um período mais longo que o registrado em trabalhos anteriores de outros grupos.

“Ainda existem etapas a serem alcançadas até obtermos um órgão completo, mas estamos em um caminho muito promissor. É possível que, em um futuro próximo, em vez de esperar por um transplante de órgão seja possível pegar a célula da própria pessoa e reprogramá-la para construir um novo fígado em laboratório. Outra vantagem importante é que, como são células do próprio paciente, a chance de rejeição seria, em teoria, zero”, disse Mayana Zatz, coordenadora do CEGH-CEL e coautora do artigo publicado na revista Biofabrication .

A inovação do estudo está na forma de incluir as células na biotinta usada para formar o tecido na impressora 3D. “Em vez de imprimir células individualizadas, desenvolvemos uma maneira de agrupá-las antes da impressão. São esses ‘gruminhos’ de células, ou esferoides, que constituem o tecido e mantêm a sua funcionalidade por muito mais tempo”, explicou Ernesto Goulart, pós-doutorando do Instituto de Biociências da USP e primeiro autor do artigo.

Desse modo, evita-se um problema comum à maioria das técnicas de bioimpressão de tecidos humanos: a perda paulatina do contato entre as células e, consequentemente, da funcionalidade do tecido.

No estudo, a formação dos esferoides ocorre já no processo de diferenciação, quando as células pluripotentes são transformadas em células do tecido hepático (hepatócitos, células vasculares e mesenquimais). “Começamos o processo de diferenciação já com as células agrupadas. Elas são cultivadas em agitação e espontaneamente formam agrupamentos”, disse Goulart.

Um fígado em 90 dias

De acordo com os pesquisadores, o processo completo – desde a coleta do sangue do paciente até a obtenção do tecido funcional – demora aproximadamente 90 dias e pode ser dividido em três etapas: diferenciação, impressão e maturação.

Inicialmente, os pesquisadores reprogramam as células sanguíneas para que regridam a um estágio de pluripotência característico de célula-tronco (células-tronco pluripotentes induzidas ou iPS, técnica que rendeu o Nobel de Medicina ao cientista japonês Shinya Yamanaka, em 2012). Em seguida, induzem a diferenciação em células hepáticas.

Os esferoides são então misturados à biotinta, uma espécie de hidrogel, e impressos. As estruturas resultantes passam por um período de maturação em cultura que dura 18 dias.

“A deposição dos esferoides durante a impressão ocorre em três eixos, algo necessário para o material ganhar volume e o tecido ter sustentação. Depois é feita uma reação de reticulação para que a impressão – que tem a consistência de um gel – enrijeça a ponto de ser manipulada ou até mesmo suturada”, disse Goulart.

A maioria dos métodos disponíveis para impressão de tecidos vivos usa imersão e dispersão celular dentro de um hidrogel para recapitular o microambiente e a funcionalidade do tecido. No entanto, provou-se que, ao fazer a dispersão célula a célula, a tendência é que ocorra a perda de contato celular e de funcionalidade.

“É um processo um pouco traumático para as células, que necessitam de um tempo para se acostumar com o ambiente e ganhar funcionalidade. Nessa etapa, elas ainda não são um tecido, pois estão dispersas, mas, como pudemos constatar, já têm a capacidade de desintoxicar o sangue e também de produzir e secretar albumina [proteína produzida exclusivamente pelo fígado], por exemplo”, disse Goulart à Agência FAPESP.

No estudo, os pesquisadores desenvolveram os minifígados usando como matéria-prima células de sangue de três voluntários. Foram comparados marcadores relacionados à funcionalidade, como a manutenção de contato celular, produção e liberação de proteínas. “Os esferoides funcionam muito melhor do que os obtidos por dispersão célula a célula. Como previsto, durante a maturação, eles não tiveram os marcadores de função hepática reduzidos”, disse.

Embora o estudo tenha se limitado à produção de fígados em miniatura, Goulart acredita ser possível a produção de órgãos inteiros no futuro, que poderiam ser transplantados. “Fizemos em uma escala mínima, mas com investimento e interesse é muito fácil de escalonar”, disse.

O artigo 3D bioprinting of liver spheroids derived from human induced pluripotent stem cells sustain liver function and viability in vitro (doi: 10.1073/pnas.1904384116), de Ernesto Goulart, Luiz Carlos de Caires-Junior, Kayque Alves Telles-Silva, Bruno Henrique Silva Araujo, Silvana Aparecida Rocco, Mauricio Sforca, Irene Layane de Sousa, Gerson Shigeru Kobayashi, Camila Manso Musso, Amanda Faria Assoni, Danyllo Oliveira, Elia Caldini, Silvano Raia, Peter I Lelkes e Mayana Zatz, pode ser lido em iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ab4a30.

Maria Fernanda Ziegler
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Cultura de Streptomyces sp.

A tetronasina é uma molécula produzida por bactérias do gênero Streptomyces que possui atividade antimicrobiana, ou seja, é capaz de matar alguns tipos de microrganismos. No entanto, por ser tóxica também às células humanas, não pode ser usada clinicamente.

Essa realidade pode mudar graças a uma pesquisa conduzida no Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP) e divulgada na revista Nature Catalysis. Ao sequenciar o genoma da bactéria, os pesquisadores descobriram os genes envolvidos na produção das enzimas que sintetizam a tetronasina e, usando estratégias de biologia molecular e estrutural, conseguiram produzir essas enzimas em laboratório e entender como funcionam. Com base nesse conhecimento, torna-se possível modificar geneticamente as enzimas bacterianas para que produzam moléculas menos tóxicas, que possam ser usadas no desenvolvimento de fármacos.

O trabalho foi realizado durante o doutorado de Fernanda Cristina Rodrigues de Paiva, com apoio da FAPESP e orientação do professor Marcio Vinicius Bertacine Dias, do Departamento de Microbiologia do ICB-USP. Atualmente, Paiva dá andamento à investigação na University of Groningen, na Holanda, durante um estágio de pesquisa.

“Nossos colaboradores trabalham na identificação da bactéria produtora de um determinado composto de interesse e os genes responsáveis por essa produção. Em nosso laboratório, verificamos a estrutura das enzimas usando biocristalografia, técnica que fornece uma visão tridimensional da proteína”, contou Dias à Assessoria de Comunicação do ICB-USP.

A tetronasina é um metabólito secundário, ou seja, não é essencial para a sobrevivência da bactéria, mas ajuda na defesa contra outros microrganismos, explicou o pesquisador. “A molécula geralmente atua na membrana de bactérias e protozoários, causando um desequilíbrio na entrada e na saída de íons”, disse.

Além disso, essa molécula tem sido usada como aditivo na indústria de ração animal para promover o ganho de peso e matar parasitas de bovinos.

As duas enzimas envolvidas na biossíntese da tetronasina estudadas pelo grupo do ICB-USP – as Diels-Alderases – catalisam uma reação incomum na natureza e de muita importância na área de química orgânica: a reação de Diels-Alder ou de cicloadição, que é responsável pela formação da complexa estrutura de anéis presentes na tetronasina.

Essa reação foi descoberta em laboratório no século 20 e rendeu o Prêmio Nobel de Química de 1950 para os pesquisadores alemães Otto Paul Hermann Diels (1876-1954) e Kurt Alder (1902-1958). Foi somente por volta de 2010 que os cientistas descobriram que também na natureza era possível encontrar esse tipo de reação química.

De acordo com Dias, conhecendo a estrutura molecular das enzimas é possível modificá-las para que aceitem outros substratos (se liguem a outras proteínas) – que não são os seus naturais – e, a partir daí, produzam novas moléculas.

“Podemos alterar a forma da cavidade em que o substrato da enzima se encaixa, por exemplo, bem como os aminoácidos ali presentes. É uma estratégia de desenvolvimento de fármacos que vem ganhando notoriedade nos últimos anos, pois usa métodos não agressivos ao meio ambiente”, disse.

O artigo Unexpected enzyme-catalysed [4+2] cycloaddition and rearrangement in polyether antibiotic biosynthesis, de Rory Little, Fernanda C. R. Paiva, Robert Jenkins, Hui Hong, Yuhui Sun, Yuliya Demydchuk, Markiyan Samborskyy, Manuela Tosin, Finian J. Leeper, Marcio V. B. Dias e Peter F. Leadlay, pode ser lido em www.nature.com/articles/s41929-019-0351-2.

Agência FAPESP*
* Com informações da Assessoria de Comunicação do ICB-USP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Microbiota intestinal de mosquito

Mais da metade da população mundial corre risco de contrair doenças infecciosas transmitidas por mosquitos nos próximos anos. Com as mudanças climáticas, essas chamadas arboviroses – antes um problema concentrado nas zonas tropicais do planeta – passam a ocorrer também em locais de clima temperado.

“Estudos recentes indicam que as bactérias presentes no intestino dos mosquitos transmissores contribuem para o potencial adaptativo desses insetos. É importante, portanto, estudar fatores genéticos, microbiológicos e ecológicos para entender o potencial invasivo, por exemplo, do mosquito-tigre-asiático [Aedes albopictus]”, disse Claire Valiente Moro, do Laboratoire d’Ecologie Microbienne, da Université Claude Bernard Lyon 1, em palestra apresentada no dia 22 de novembro na FAPESP Week France.

O mosquito-tigre-asiático é um dos vetores da dengue e hoje está presente em todos os continentes, com exceção da Antártica. Originário da Ásia, o inseto tem apresentado um potencial adaptativo alto, sendo encontrado tanto em áreas de clima tropical quanto de clima temperado. Recentemente, o governo francês emitiu alertas sobre a presença do mosquito no país.

Um estudo recente, liderado por Valiente Moro, comparou a microbiota de mosquitos-tigre-asiático capturados em uma floresta no Vietnã com a de insetos da mesma espécie capturados na França. Os pesquisadores observaram que os intestinos desses insetos eram habitados predominantemente por bactérias Dysgonomonas sp e que havia maior variedade de cepas nos mosquitos vietnamitas.

Análises genéticas mostraram uma correlação entre a diversidade bacteriana no intestino e a diversidade genética das populações de mosquito. “É possível que fatores ambientais e atividades humanas influenciem a diversidade da microbiota intestinal do mosquito e este é um fator que não deve ser negligenciado quando se estuda arboviroses”, disse a pesquisadora.

Um dos objetivos do grupo é avaliar a influência das mudanças climáticas na variedade da microbiota dos mosquitos Aedes albopictus da França e do Vietnã.

Combate ao percevejo

Pesquisadores franceses também estudam a relação de simbiose que existe entre os insetos da espécie Cimex lectularius, conhecido como percevejo de cama (bedbug), e as bactérias do gênero Wolbachia.

“Esse percevejo é um parasita humano e se alimenta apenas de sangue – uma dieta não balanceada. Descobrimos que a bactéria intracelular é sua fonte de vitamina B e tem, portanto, um papel essencial para a sobrevivência do inseto”, disse Natacha Kremer, pesquisadora da Université Claude Bernard Lyon1.

Segundo a pesquisadora, o uso constante de inseticidas fez com que os percevejos adquirissem resistência a partir dos anos 1990. "Em 2017, foram registradas 180 mil infestações e, em 2019, foram 360 mil. Precisamos urgentemente de métodos de controle, por isso a necessidade de estudar esse tipo de relação de mutualismo”, disse.

O grupo busca entender melhor a dinâmica entre a bactéria e o percevejo com o objetivo de identificar uma estratégia para combater o inseto.

O simpósio FAPESP Week France acontece entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em http://www.fapesp.br/week2019/france/.

Maria Fernanda Ziegler, de Lyon
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

Jeany Delafiori, Diogo Oliveira e Rodrigo Catharino

Após revelar de modo pioneiro o potencial do vírus zika de combater tumores no cérebro, um grupo da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) liderado pelo professor Rodrigo Ramos Catharino mostrou que o patógeno também pode ser uma arma contra o câncer de próstata.

Por meio de experimentos feitos com uma linhagem de adenocarcinoma de próstata humano (PC-3), os cientistas observaram que o zika, mesmo após ser inativado por alta temperatura, é capaz de inibir a proliferação das células tumorais. Os resultados da pesquisa, apoiada pela FAPESP, foram divulgados na revista Scientific Reports.

“O próximo passo da investigação envolve testes em animais. Caso os resultados sejam positivos, pretendemos buscar parcerias com empresas para viabilizar os ensaios clínicos”, disse Catharino, professor da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Unicamp e coordenador do Laboratório Innovare de Biomarcadores.

A linha de pesquisa coordenada por Catharino teve início em 2015, quando foi descoberta a relação entre a epidemia de zika e o aumento nos casos de microcefalia nos estados do Nordeste. Depois que estudos confirmaram a capacidade do patógeno de infectar e destruir as células progenitoras neurais – que nos fetos em desenvolvimento dão origem aos diversos tipos de células cerebrais – o pesquisador idealizou testar o vírus em linhagens de glioblastoma, o tipo mais comum e agressivo de câncer do sistema nervoso central em adultos (leia mais em agencia.fapesp.br/26991).

Os bons resultados observados in vitro pelo grupo da Unicamp foram confirmados em modelo animal por cientistas do Centro de Pesquisas do Genoma Humano e Células-Tronco (CEGH-CEL), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP na Universidade de São Paulo (USP) (leia mais em: agencia.fapesp.br/27676).

“Como também já foi confirmada a transmissão sexual do zika e a preferência do vírus por infectar células reprodutivas, decidimos agora testar seu efeito contra o câncer de próstata”, contou à Agência FAPESP Jeany Delafiori, estudante de doutorado sob a orientação de Catharino.

O trabalho vem sendo conduzido com o apoio do Centro de Pesquisa em Obesidade e Comorbidades (OCRC), um CEPID da FAPESP na Unicamp.

Inflamação persistente

Em estudo divulgado recentemente, também na Scientific Reports, o grupo de Catharino descobriu que marcadores de inflamação neurológica podiam ser encontrados na saliva de bebês nascidos com microcefalia – e cujas mães foram diagnosticadas com zika durante a gestação – até pelo menos dois anos após o parto.

“Isso mostrou que esse patógeno induz uma inflamação que perdura por muito tempo, mesmo após sua eliminação completa do organismo. Na versão ‘selvagem’ [sem passar pelo processo de inativação], portanto, o vírus poderia trazer efeitos indesejáveis e não poderia ser usado como terapia”, explicou Catharino.

Os pesquisadores então decidiram testar se mesmo após a inativação o zika manteria a capacidade de destruir células tumorais. Os experimentos foram feitos com uma linhagem viral obtida a partir de amostras isoladas de um paciente infectado no Ceará, em 2015. Após cultivo em laboratório, o vírus foi fusionado a uma nanopartícula e aquecido a uma temperatura de 56º C durante uma hora, com o intuito de inibir o potencial de causar infecção.

O passo seguinte foi colocar uma cultura de células PC-3 (adenocarcinoma de próstata) em contato com o vírus inativado e, após 24 e 48 horas, comparar com outro grupo de células tumorais não exposto ao patógeno.

“Observamos um efeito citostático [inibição da reprodução celular] seletivo para as células PC-3. Na análise feita após 48h, a linhagem que ficou em contato com o vírus inativado apresentou um crescimento 50% menor que a linhagem controle”, contou Delafiori.

Para descobrir de que modo o zika alterou o metabolismo das células tumorais, o material da cultura foi analisado em um espectrômetro de massas – aparelho que funciona como uma balança molecular, ou seja, que permite separar e identificar elementos presentes em amostras biológicas de acordo com a massa.

Em seguida, com o objetivo de dar sentido ao grande volume de dados obtido por espectrometria, foi feita uma análise estatística multivariada conhecida como PLS-DA (análise discriminante por mínimos quadrados parciais, na sigla em inglês), que revelou 21 marcadores capazes de descrever de que modo o vírus afeta o metabolismo da célula tumoral e inibe sua proliferação.

“Encontramos, por exemplo, marcadores lipídicos envolvidos em condições de estresse e em processo de morte celular, como ceramidas e fosfatidiletanolaminas. Esses e outros marcadores relatados traduzem o remodelamento lipídico induzido pela partícula e o comprometimento de vias do metabolismo de moléculas como porfirina e ácido fólico, que contribuiria para o estresse celular e o efeito antiproliferativo observado”, disse Catharino.

Segundo o pesquisador, o conjunto de 21 metabólitos pode auxiliar tanto no entendimento das alterações bioquímicas induzidas pelo vírus quanto na busca de alvos terapêuticos, abrindo caminho para diversos novos estudos.

Além de Delafiori, a pesquisa contou com a participação do bolsista de doutorado da FAPESP Carlos Fernando Odir Rodrigues Melo, também orientando de Catharino.

O artigo Molecular signatures associated with prostate cancer cell line (PC-3) exposure to inactivated Zika vírus, de Jeany Delafiori, Estela de Oliveira Lima, Mohamed Ziad Dabaja, Flávia Luísa Dias-Audibert, Diogo Noin de Oliveira, Carlos Fernando Odir Rodrigues Melo, Karen Noda Morishita, Geovana Manzan Sales, Ana Lucia Tasca Gois Ruiz, Gisele Goulart da Silva, Marcelo Lancellotti e Rodrigo Ramos Catharino, pode ser lido em www.nature.com/articles/s41598-019-51954-8.

Karina Toledo
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

pesquisadores

Pesquisadores de Ribeirão Preto e de São Carlos desenvolveram formas modificadas de substâncias alcaloides produzidas pela planta amazônica unha-de-gato (Uncaria guianensis). Em sua versão natural, esses compostos ficaram conhecidos pela capacidade de combater tumores e inflamações, além de agir na modulação do sistema imune. O objetivo do grupo é obter uma estrutura química com ação terapêutica potencializada.

O trabalho teve apoio da FAPESP e foi publicado na Scientific Reports por grupos da Universidade de Ribeirão Preto (Unaerp) e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Os alcaloides são compostos orgânicos produzidos por plantas ou microrganismos e usados há muito tempo na medicina. Um exemplo é a morfina, extraída da flor da papoula (Papaver somniferum).

Estudos recentes mostram que pequenas modificações na estrutura química de determinados alcaloides potencializam o efeito terapêutico desses compostos. A fluorvimblastina, por exemplo, é o resultado da adição de flúor à estrutura química da vimblastina, um alcaloide natural produzido pela vinca (Catharanthus roseus). Pesquisadores dos Estados Unidos mostraram que a atividade antitumoral da fluorvimblastina é 30 vezes maior do que a do composto natural.

“Quando comparamos a estrutura da vimblastina e a dos alcaloides da U. guianensis, vimos que eles têm vias biossintéticas muito semelhantes. Uma das modificações que fizemos, então, foi similar: substituímos um hidrogênio do anel aromático [pequena parte da estrutura da molécula] por um átomo de flúor”, explicou Adriana Aparecida Lopes, professora da Unidade de Biotecnologia da Unaerp e primeira autora do artigo.

O resultado foi um novo alcaloide, nomeado 6-fluoro-isomitrafilina, que tem três hidrogênios aromáticos e um flúor (em vez de quatro hidrogênios aromáticos do alcaloide natural). Outro análogo produzido teve a introdução de um grupo metila no lugar de um hidrogênio aromático e recebeu o nome 7-metil-isomitrafilina.

A pesquisa teve auxílio da FAPESP nas modalidades Apoio a Jovens Pesquisadores e São Paulo Researchers in International Collaboration (SPRINT).

A continuação do projeto acaba de ser selecionada em uma chamada conjunta da FAPESP, do Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa (Confap), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e do European Research Council, e será realizada em colaboração com Sarah O’Connor, diretora do Instituto Max Planck de Ecologia Química, na Alemanha.

Plantas de laboratório

As modificações nos alcaloides foram feitas usando o próprio metabolismo da unha-de-gato. Plantas jovens (plântulas), de até 15 centímetros de altura, foram cultivadas no laboratório, em recipientes com água e nutrientes. Nesse meio líquido, foram adicionados os chamados precursores, que são intermediários-chave para a síntese de alcaloides naturais com pequenas modificações na sua estrutura.

“Esse protocolo se chama biossíntese dirigida pelo precursor. Quem está fazendo a síntese é a própria planta. Eu dou um intermediário-chave análogo [precursor] para ela, que é captado e inserido em sua rota metabólica, formando um novo alcaloide. É uma abordagem de ‘química verde’, totalmente livre de solventes, reagentes e que faz uso de um sistema in vitro de plântulas”, explicou a pesquisadora.

As plantas foram cultivadas por 30 dias e seu extrato submetido a diferentes tipos de análise por cromatografia líquida associada à espectrometria de massa, a fim de identificar as substâncias presentes. A partir dessa caracterização, o material foi submetido a processos químicos para isolar os compostos análogos presentes no extrato.

Os dois novos alcaloides produzidos, modificados com flúor e metila, foram submetidos ainda a ressonância magnética nuclear, para confirmação de suas estruturas químicas.

Esse procedimento permitiu a obtenção de aproximadamente um a dois miligramas do novo alcaloide fluorado, que deve ser o foco dos próximos estudos do grupo. O objetivo é aumentar essa produção e, para isso, será preciso silenciar na planta a produção dos alcaloides naturais. A ideia é que a unha-de-gato produza, no laboratório, apenas a versão fluorada.

“Para isso, uma enzima presente no metabolismo da unha-de-gato chamada TDC, que transforma o aminoácido triptofano em triptamina, deve ser silenciada. Dessa forma, a planta vai deixar de ter triptamina natural e produzirá apenas a versão modificada”, explicou Lopes.

A ideia é aplicar a biossíntese dirigida pelo precursor em U. guianensis e obter novos compostos com potenciais efeitos terapêuticos, mais eficazes do que aqueles produzidos naturalmente pela planta.

O artigo Unnatural spirocyclic oxindole alkaloids biosynthesis in Uncaria guianensis (doi: 10.1038/s41598), de Adriana A. Lopes, Bianca Chioca, Bruno Musquiari, Eduardo J. Crevelin, Suzelei de C. França, Maria Fatima das G. Fernandes da Silva e Ana Maria S. Pereira, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-47706-3.

André Julião
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

 pesquisa colaborativa entre cientistas franceses e paulistas

A FAPESP assinou, nesta segunda-feira (25/11), em Paris, um acordo para a colaboração em pesquisa com a École des Hautes Études en Sciences Sociales (EHESS).

O anúncio ocorreu durante a FAPESP Week France, simpósio internacional que acontece entre os dias 21 e 27 de novembro, nas universidades de Jean Moulin Lyon 3 e Paris Diderot.

“A FAPESP já tem 170 projetos em colaboração com a EHESS, e a intenção é que, com o acordo, a parceria cresça ainda mais. Compreendo que a EHESS seja uma espécie de hub para pesquisadores interessados em estudar o Brasil”, disse o presidente da FAPESP, Marco Antonio Zago, no momento da assinatura do acordo.

O documento destaca o compromisso das duas instituições em promover a implementação de projetos conjuntos de pesquisa, organização de seminários e atividades de intercâmbio científico que ajudem a preparar a base para a colaboração científica.

A EHESS reúne pesquisadores e estudantes de todo o mundo e tem o intuito de entender as sociedades em sua complexidade. A instituição tem um modelo único no campo universitário francês por seu projeto intelectual, bem como seu modelo de treinamento em pesquisa, suas raízes internacionais e sua abertura à sociedade.

“Esse acordo é importante e será muito construtivo para todos. Temos muitos brasileiros, brasilianistas e brasileiros brasilianistas aqui na EHESS”, disse Christophe Prochasson, reitor da EHESS, durante assinatura do acordo de colaboração.

“É uma alegria poder celebrar esse acordo e trabalhar com a FAPESP para o desenvolvimento, aprofundamento e enriquecimento do conhecimento em ciências sociais nos dois países”, disse Antonella Romano, pró-reitora de Estudos da EHESS e responsável pela área de Relações Internacionais da instituição.

O simpósio FAPESP Week France acontece entre os dias 21 e 27 de novembro, graças a uma parceria entre a FAPESP e as universidades de Lyon e de Paris, ambas da França. Leia outras notícias sobre o evento em www.fapesp.br/week2019/france.

Maria Fernanda Ziegler, de Paris
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

células

O mecanismo pelo qual as células de defesa respondem à infecção pelo vírus Mayaro foi descrito por uma equipe do Centro de Pesquisa em Doenças Inflamatórias (CRID) em artigo publicado na revista PLOS Pathogens .

Segundo os autores, ao estabelecer um modelo experimental da febre do Mayaro em camundongos adultos e identificar os processos envolvidos na resposta imune, o estudo abre caminho para o desenvolvimento de drogas contra a doença. O CRID é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP e sediado na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FMRP-USP).

A febre do Mayaro é uma arbovirose (doença transmitida por mosquito) semelhante à causada pelo vírus chikungunya. Os sintomas incluem febre, manchas avermelhadas na pele, dor de cabeça e muscular. Os casos mais severos também apresentam artralgia (dor nas articulações que pode ou não ser acompanhada de edema). Recentemente, o patógeno ultrapassou as fronteiras da floresta amazônica e passou a circular também na região Sudeste. Dois casos foram registrados em Niterói (RJ) e outros dois em São Carlos (SP).

“A febre Mayaro é muito inflamatória e seus sintomas podem perdurar por meses. A boa notícia é que a inflamação é desencadeada por um mecanismo de defesa bastante estudado e que conhecemos bem”, disse Dario Simões Zamboni, pesquisador do CRID e autor principal do artigo.

Zamboni se refere a determinados complexos proteicos existentes no interior das células de defesa conhecidos como inflamassoma. Quando essa maquinaria celular é acionada, moléculas pró-inflamatórias passam a ser produzidas para avisar o sistema imune sobre a necessidade de enviar mais células de defesa ao local da infecção.

O inflamassoma também está envolvido em doenças autoimunes, neurodegenerativas, alguns tipos de câncer e outras doenças infecciosas, incluindo o zika e chikungunya. No caso do vírus Mayaro, o grupo descobriu que essa maquinaria celular é acionada por meio da ativação da proteína NLRP3, aumentando assim a produção da citocina inflamatória interleucina-1 beta (IL-1β, sinalizadora do sistema imune).

No estudo, os pesquisadores desenvolveram modelos de infecção celular em macrófagos (células que integram a linha de frente do sistema imune) e em camundongos. Os experimentos mostraram que o vírus induz a expressão das proteínas NLRP3, ASC e Caspase-1 (CASP1). São elas as responsáveis por montar a resposta inflamatória de defesa, conhecida como inflamassoma. No caso do vírus Mayaro, a proteína NLRP3 tem protagonismo, sendo essencial para a produção de sinalizadores imunes.

Mostrou-se ainda que a ativação do inflamassoma NLRP3 decorre do fato de o vírus induzir a produção de espécies reativas de oxigênio e a saída de potássio do interior das células para o meio extracelular.

Em experimentos com camundongos que não expressavam a proteína NLRP3, o grupo confirmou que essa molécula está envolvida com inchaço, inflamação e dor nas patas do animal infectado.

“Além dos experimentos em cultura celular e no modelo animal, também comparamos os resultados com o soro sanguíneo de pacientes infectados por Mayaro no Mato Grosso. Eles apresentavam níveis elevados de Caspase-1 ativa, IL-1β e interleucina-18 [IL-18] em comparação com indivíduos saudáveis, o que indica a atuação do inflamassoma NLRP3 na resposta inflamatória durante a infecção pelo Mayaro em humanos”, disse Zamboni.

Vírus emergente

De acordo com Luiza Castro-Jorge, virologista e primeira autora do artigo, o Mayaro é considerado um vírus emergente e, a qualquer momento, pode causar grandes surtos no Brasil.

“Pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e da FMRP-USP descobriram que o patógeno já está circulando na região Sudeste”, disse.

O vírus é transmitido para humanos por meio de picadas do mosquito silvestre infectado do gênero Haemagogus (o mesmo da febre amarela silvestre).

De acordo com os pesquisadores, entre vários tipos de inflamassoma, o NLRP3 é o mais estudado. “Já existem drogas sendo testadas para a inibição do gene NLRP3, o que futuramente poderia ser uma alternativa para tornar a doença menos grave em pacientes”, disse Zamboni.

O artigo The NLRP3 inflammasome is involved with the pathogenesis of Mayaro virus (doi: 10.1371/journal.ppat.1007934), de Luiza A. de Castro-Jorge , Renan V. H. de Carvalho, Taline M. Klein , Carlos H. Hiroki, Alexandre H. Lopes, Rafaela M. Guimarães, Marcílio Jorge Fumagalli, Vitor G. Floriano, Mayara R. Agostinho, Renata Dezengrini Slhessarenko, Fernando Silva Ramalho, Thiago M. Cunha, Fernando de Q. Cunha, Benedito A. L. da Fonseca e Dario S. Zamboni, pode ser lido em https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007934.

Maria Fernanda Ziegler
Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

A matemática do cérebro

O Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Neuromatemática (NeuroMat) publicou o segundo episódio do podcast “A Matemática do Cérebro”. O NeuroMat é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP na Universidade de São Paulo (USP).

O objetivo do podcast é difundir as pesquisas desenvolvidas no centro, na interface entre a neurobiologia e a matemática.

O programa aborda três temas principais: o modelo de sistemas matemáticos de disparos neuronais desenvolvido pela equipe do CEPID NeuroMat; o quadro estatístico necessário para tratar rigorosamente a conjectura do “cérebro estatístico”; e os processos da construção e produção da ciência de ponta no Brasil.

O primeiro episódio foi lançado no dia 1º de agosto de 2019 e trouxe entrevista com Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP. Brito falou sobre os desafios do financiamento da pesquisa e o processo de formação de um consenso sobre a necessidade de fomentar o progresso científico no país.

O segundo episódio tem como tema a neurobiologia. O convidado foi o matemático Jefferson Antonio Galves, do Instituto de Matemática e Estatística (IME) da USP, que também é coordenador do projeto. A relação da matemática com a biologia do cérebro e a construção de um quadro conceitual para a neurobiologia foram os principais assuntos do episódio.

Conteúdo adicional será fornecido no site oficial do podcast. Fotos, transcrições, novas leituras e filmes serão incluídos. Os episódios podem ser escutados pelo site do podcast, pelo Spotify, pelo iTunes e pelo SoundCloud.

Agência FAPESP

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.