Ciência

gado

O período seco do ano, e a consequente queda na qualidade das pastagens, afeta consideravelmente a produtividade do gado no Brasil. Tal fato, somado a um cenário de mudanças climáticas, torna cada vez mais necessária a seleção de animais resistentes a variações nas condições ambientais.

Em um artigo publicado na revista Genetics Selection Evolution, pesquisadores do Brasil e da Austrália chegaram mais perto de responder a esse desafio.

Os cientistas encontraram 16 genes potencialmente associados com a resistência do gado Nelore – principal raça para a produção de carne no Brasil – a variações climáticas que afetam o ganho de peso. Os genes candidatos estão relacionados a processos biológicos como regeneração e diferenciação celular, resposta inflamatória e imunológica.

A pesquisa integra o Projeto Temático “Aspectos genéticos da qualidade, eficiência e sustentabilidade da produção de carne em animais da raça Nelore”, coordenado por Lucia Galvão de Albuquerque, professora da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual Paulista (FCAV-Unesp) em Jaboticabal.

O trabalho foi realizado em parceria com pesquisadores da Universidade de Queensland, na Austrália.

“Estudamos a interação entre genótipo e ambiente em gado Nelore com o objetivo específico de identificar animais menos sensíveis à variação ambiental. Sempre existiu uma preocupação em melhorar a média da produtividade dos animais, mas agora é preciso também identificar aqueles mais resistentes às mudanças no clima”, disse Roberto Carvalheiro, primeiro autor do artigo, que realizou parte do estudo em Queensland com apoio de Bolsa de Pesquisa no Exterior (BEP) da FAPESP.

“Essa deve ser uma preocupação sobretudo no Brasil, onde o gado é criado em pasto de diferentes tipos e em condições ambientais diversas. Ainda mais se levarmos em conta as mudanças climáticas globais”, disse.

Modelo de Normas de Reação

Para chegar aos 16 genes candidatos, os pesquisadores usaram o banco de dados da Aliança Nelore, que combina informações de diferentes programas genéticos da raça. O banco é mantido pela empresa GenSys, de Porto Alegre, com dados genéticos e fenotípicos de diferentes características produtivas avaliadas em mais de 1 milhão de animais, de cerca de 500 diferentes rebanhos do Brasil, Paraguai e Bolívia.

Para padronizar a análise, foram considerados apenas animais com pais e mães conhecidos, de grupos contemporâneos – nascidos no mesmo rebanho, ano e estação do ano, do mesmo sexo e criados em um mesmo sistema de manejo – com um mínimo de 20 animais. Todos tiveram ganho de peso entre 30 e 250 quilos do período do desmame (por volta de sete meses de idade) ao sobreano (17 meses de idade aproximadamente). No total, foram analisados 421.585 animais, de 9.934 grupos contemporâneos.

O conjunto de dados permitiu a análise da tolerância do gado não só por conta da quantidade de informações, mas também pela diversidade de condições ambientais e de manejo em que os animais avaliados são criados. A média anual de chuvas nas fazendas, por exemplo, pode variar de 700 a 3 mil milímetros anuais, dependendo da localização. A estação seca, em algumas regiões, pode durar mais de sete meses.

Trabalhos de pesquisa desta natureza, que contemplam a interação entre o genótipo e o ambiente, costumam adotar um índice que combina informações de temperatura e umidade para predizer a condição ambiental em que o animal foi criado. No entanto, segundo os pesquisadores, este índice é muito pouco preciso para predizer a qualidade nutricional do pasto, principal componente a afetar o desempenho dos animais no sistema de produção brasileiro.

“Quando inseminamos uma vaca, o bezerro só vai nascer depois de nove meses e meio e vai passar a produzir dois ou três anos depois. Conseguimos prever a quantidade de chuva daqui a duas semanas, mas não fazemos a menor ideia de como estará o pasto daquela fazenda daqui a dois anos. Por isso, queremos identificar os animais que não terão o desempenho tão afetado em uma condição inesperada”, disse Carvalheiro.

Para isso, o grupo avaliou o ganho de peso dos animais 10 meses após o desmame, uma das características mais afetadas pela variação ambiental e devidamente registrada no banco de dados. Normalmente, o desmame dos bezerros ocorre ao fim da época de fartura de pasto. O período avaliado, portanto, é justamente quando há um período de seca e de pastagens de má qualidade.

Após testar diferentes modelos estatísticos, os pesquisadores identificaram os chamados Modelos de Norma de Reação (RNM, na sigla em inglês) mais apropriados para analisar a sensibilidade à variação ambiental. A análise estatística mostrou que não é linear a associação entre as regiões do genoma e as condições ambientais – que no estudo foram classificadas em três categorias: desafiadora (pasto bem ruim), média (melhor, mas ainda não ideal) e boa (pasto muito bem cuidado, raro no Brasil).

“Genes que indicam boa resistência do gado a uma condição que vai de desafiadora a média não são os mesmos que prevalecem nos gradientes médio a bom”, explicou o pesquisador.

Resultados

As estatísticas mostraram que, em ambientes desafiadores, genes normalmente associados com resposta inflamatória aguda, processos de diferenciação celular e proliferação de queratinócitos – células que produzem queratina, a proteína encontrada na pele e nos pelos – parecem desempenhar um importante papel na sensibilidade do gado.

Em humanos e camundongos, por exemplo, o gene REG3A é associado com o reparo de ferimentos e com a homeostase da pele, contribuindo para a defesa do organismo. Outro gene da mesma família, o REG3G, está relacionado com a defesa antimicrobiana do intestino e estratégias para manutenção da simbiose do organismo com a microbiota intestinal, o que seria um fator de proteção durante restrições severas de alimento.

Por outro lado, os genes mais associados com a resistência a ambientes não tão desafiadores (médio a bom) estão relacionados com respostas imunes e inflamatórias. Os genes IL4 e IL13 mostraram ser os candidatos mais plausíveis para esse tipo de condição ambiental.

Eles compartilham uma gama de atividades em monócitos, células epiteliais e células B, ou seja, têm papel importante na defesa do organismo. Os genes já foram apontados em outros estudos, ainda, como relacionados à regulação do metabolismo de proteínas e à função muscular, entre outras questões metabólicas. No total, os 16 genes candidatos desempenham 104 processos biológicos diferentes.

Os resultados da pesquisa já podem ser aplicados nos rebanhos que abasteceram o banco de dados usado no estudo. Os touros que mostraram melhor desempenho em condições ambientais desafiadoras, por exemplo, podem ser selecionados como reprodutores e provavelmente terão descendentes mais resistentes às mudanças ambientais.

Ainda é necessário, porém, validar os resultados em outros rebanhos bovinos. Novos estudos devem verificar se os 16 genes candidatos também afetam a resistência à variação climática em uma população independente, de animais, que não fizeram parte da pesquisa, sejam Nelore ou de outras raças.

O artigo Unraveling genetic sensitivity of beef cattle to environmental variation under tropical conditions, de Roberto Carvalheiro, Roy Costilla, Haroldo H. R. Neves, Lucia G. Albuquerque, Stephen Moore e Ben J. Hayes, pode ser lido em: gsejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12711-019-0470-x.

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.

livros

A Pró-Reitoria de Pesquisa da Universidade de São Paulo (USP) lançou o Guia de Boas Práticas Científicas, com informações concisas e organizadas sobre ética na pesquisa, compromisso social, responsabilidade, propriedade intelectual, publicação e integridade científica.

A obra também oferece indicações de sites e publicações para os interessados em se aprofundar no assunto. O guia é voltado tanto para jovens pesquisadores como para os orientadores, que podem usá-lo como material de referência.

O Guia de Boas Práticas Científicas é a terceira de uma série de publicações elaboradas pela Pró-Reitoria de Pesquisa para divulgar informações importantes para os pesquisadores.

A primeira publicação da série foi o Guia para a Iniciação Científica e Tecnológica, voltado a alunos de graduação ainda na fase inicial de sua formação universitária.

Em abril deste ano, foi lançado o Guia para o Programa de Pós-Doutorado da USP, com o objetivo de incentivar os pesquisadores da universidade e de outras instituições de ensino superior a ingressar no pós-doutorado.

A FAPESP também possui um código de boas práticas científicas, disponível no site da FAPESP.

Mais informações: https://bit.ly/30jI4nP.

Agência FAPESP*

* Com informações de Erica Yamamoto, do Jornal da USP.

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

Relatório

A FAPESP investiu, em 2018, R$ 1.216.750.480 no apoio a 24.720 projetos de pesquisa distribuídos por todas as áreas do conhecimento. O desembolso foi 15% maior que o registrado em 2017, em valores nominais, e 6% superior descontada a inflação, quebrando uma trajetória de queda do investimento iniciada em meados da década em decorrência da desaceleração da economia. A verba da Fundação é composta por 1% da receita tributária do Estado de São Paulo, repassada pelo Tesouro, conforme determina a Constituição paulista de 1989, e por recursos provenientes de convênios com instituições e empresas para financiamento conjunto de pesquisas.

O balanço consta do Relatório de Atividades FAPESP 2018, divulgado em agosto, cuja íntegra está disponível em www.fapesp.br/publicacoes/relat2018.pdf – no endereço eletrônico também é possível consultar as sínteses anuais da Fundação desde 1962, ano em que suas atividades tiveram início.

“O ano de 2018 foi de grandes mudanças políticas no país e de expectativas quanto ao futuro no que diz respeito à educação superior, ciência e tecnologia”, afirmou o presidente da FAPESP, Marco Antonio Zago, na apresentação do relatório. “Nesse cenário, a FAPESP manteve sua forte presença, marcada pela estabilidade, atuação crescente junto ao sistema paulista de ciência e tecnologia e aumento da visibilidade no país e no exterior.”

Entre as iniciativas que se destacaram, um exemplo foi a chamada Jovens Pesquisadores – Fase 2, voltada para consolidar linhas de pesquisa de alto impacto criadas por cientistas beneficiados pelo programa Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes. Criada em 1995, a modalidade busca atrair jovens doutores do Brasil e de outros países para nuclear grupos de pesquisa. Cerca de 1,6 mil pesquisadores já foram contemplados – há 227 projetos em andamento na Fase 1 e 36 na Fase 2. No ano passado, a R$ 59,6 milhões foram investidos no programa.

Em 2018 foram contratados 77 Projetos Temáticos. Essa modalidade financia pesquisas com objetivos ousados, desenvolvidas por equipes de pesquisadores em geral de várias instituições, e por um prazo de até cinco anos. O desembolso com Temáticos no ano foi de R$ 247,4 milhões. Atualmente, há 418 Temáticos em andamento.

Também houve a renovação, após avaliação feita por um comitê internacional, dos 17 Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs), redes de pesquisadores que se dedicam a temas na fronteira do conhecimento e de impacto na sociedade, e estão aptos a receber apoio por até 11 anos.

Uma novidade do relatório de 2018 foi a apresentação dos investimentos realizados pela Fundação segundo seis diferentes estratégias de fomento. A categoria Pesquisa para o Avanço do Conhecimento, que envolve desde projetos de curta duração até os mais ambiciosos, como Temáticos e Cepid, respondeu por 51% do desembolso – mais de 5 mil auxílios classificados nessa categoria foram contratados. Outros 24% foram investidos na formação de recursos humanos para ciência e tecnologia: a FAPESP destinou R$ 293 milhões a 10.222 bolsas no país e no exterior, e contratou 4.386 novas bolsas. Dez por cento dos recursos foram aplicados no apoio à infraestrutura de pesquisa por meio da compra ou do reparo de equipamentos, entre outras. A categoria Pesquisa Voltada para Inovação, que reúne projetos com colaboração com empresas, foi responsável por 9,5% do desembolso – um destaque foi a aprovação de 270 novos projetos aprovados no âmbito do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe). Por fim, 4,5% destinaram-se a pesquisa em temas estratégicos, como os programas de mudanças climáticas, bioenergia, biodiversidade, eScience, entre outros; enquanto 1% foi investido em difusão, mapeamento e avaliação de pesquisas.

Na divisão dos recursos por campos do conhecimento, os dados de 2018 repetem os de anos anteriores: as ciências da vida ficaram com 47% do desembolso, as ciências exatas e da Terra e engenharias, com 33%, e as ciências humanas e sociais, com 9% – os outros 11% foram destinados a pesquisas interdisciplinares. Quando são analisados os vínculos institucionais dos pesquisadores beneficiados, a Universidade de São Paulo (USP) mais uma vez apareceu em primeiro lugar, com 43,2% dos recursos, seguida pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), com 14,8%, as instituições federais de pesquisa no estado de São Paulo, com 12,5%, e a Universidade Estadual Paulista (Unesp), com 11,2%.

Em 2018, foram constituídos cinco novos Centros de Pesquisa em Engenharia (CPE) em cooperação com universidades e empresas – quatro deles com a Shell, para desenvolver inovações no campo das novas energias, e um com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), o Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada a Mudanças Climáticas. Nesses centros, cada R$ 1 investido pela FAPESP mobiliza mais R$ 1 da empresa e R$ 2 da universidade ou instituto de pesquisa que sedia o centro.

“Os Centros de Pesquisa em Engenharia elevam a ousadia da pesquisa realizada em colaboração entre universidades e empresas e mobilizam os pesquisadores acadêmicos e os de empresas em torno de grandes desafios”, diz o diretor científico da FAPESP, Carlos Henrique de Brito Cruz.

Os quatro centros criados em parceria com a Shell devem receber até R$ 34,7 milhões da empresa. A FAPESP reservou um investimento de R$ 23,1 milhões, enquanto R$ 53 milhões virão das universidades e institutos de pesquisa parceiros, na forma de salários de pesquisadores e de pessoal de apoio, infraestrutura e instalações. Dois centros envolvem cooperação com a Unicamp: o de portadores densos de energia, com o Instituto de Química da universidade, e o de armazenamento avançado de energia com a Faculdade de Engenharia Química. Já o de ciência computacional dos materiais é sediado no Instituto de Química de São Carlos da USP, enquanto o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) abriga o centro dedicado a desenvolver rotas sustentáveis para a conversão de metano por meio de tecnologias eletroquímicas.

“A produção de energia renovável poderá triplicar até 2050”, explicou, no lançamento dos centros, o geólogo holandês Joep Huijsmans, líder da divisão de pesquisa e tecnologia de novas energias da Shell. “De todo modo, ainda precisaremos de grandes quantidades de petróleo e gás para fornecer toda a gama de produtos energéticos de que o mundo precisa.” A FAPESP e a Shell já mantinham desde 2015 um CPE para Inovação em Gás, sediado na Escola Politécnica da USP.

No caso do centro da Embrapa e da Unicamp, o objetivo é gerar inovações que aumentem a resistência de plantas à seca e ao calor e transferir tecnologias ao setor produtivo, usando ferramentas como engenharia genética e edição de genomas. O investimento da Embrapa deve alcançar R$ 32,9 milhões, tendo como contrapartida R$ 25,2 milhões da FAPESP e R$ 44,7 milhões da Unicamp. Em 2018, a FAPESP desembolsou R$ 12 milhões no suporte aos 10 centros. Além da Shell e da Embrapa, há centros em parceria com a GlaxoSmithKline (GSK), a Natura e a Peugeot Citroën. Outros três CPEs estavam em fase de negociação com as empresas Equinor, Koppert e Grupo São Martinho e foram lançados em 2019.

A FAPESP destinou R$ 216,6 milhões a pesquisas em colaboração. No estímulo a cooperações internacionais, a Fundação investiu R$ 133,7 milhões, com ênfase nas modalidades de Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (Bepe), que compreende desde a iniciação científica até o pós-doutorado, e da Bolsa de Pesquisa no Exterior (BPE), modalidade acessível a pesquisadores já formados, inclusive sêniores.

Desembolso com Fomento

Ciências exatas e da Terra

Houve um aumento no número de bolsas de pós-doutorado no país concedidas a estrangeiros em 2018. Foram 131, o equivalente a 18,8% das 694 bolsas dessa modalidade concedidas. A quantidade é a maior dos últimos quatro anos. A capacidade de atrair cientistas do exterior é um indicador de competitividade de grupos de pesquisa. O principal destaque foi o das ciências exatas e da Terra. Das 182 bolsas de pós-doutorado no país concedidas nessa área, 59, ou 32% do total, foram destinadas a pesquisadores graduados no exterior – em 2007, o índice era de 16%. Em seguida, aparecem as engenharias, com 27% de bolsas de pós-doc concedidas a estrangeiros; as áreas de ciências humanas e interdisciplinar, com 21% cada; as ciências sociais aplicadas, com 14%, ciências da saúde, e linguística, letras e artes, com 13% cada; ciências biológicas, com 9%, e ciências agrárias, com 7%.

Uma das estratégias da FAPESP para atrair talentos do exterior é o programa Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), que apoia a organização de cursos de curta duração em temas avançados em instituições paulistas. O público é formado por estudantes de graduação e pós-graduação, além de jovens doutores, dos quais pelo menos a metade precisa ser recrutada fora do Brasil. Um dos objetivos é mostrar a alunos e pesquisadores do exterior as oportunidades de pesquisa em São Paulo e atrair os melhores. Em 2018 foram realizadas 13 ESPCA, sete na USP, três na Unicamp, uma na Universidade Presbiteriana Mackenzie, uma no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e uma no Centro Brasileiro de Análise e Planejamento (Cebrap).

As atividades da FAPESP em 2018 tiveram o apoio de mais de 9 mil pareceristas e assessores científicos, que analisaram o mérito de 19.724 projetos. Esse contingente emitiu 22.162 pareceres que resultaram na decisão de contratar 10.946 projetos no ano – eles se somaram aos 13.774 projetos em andamento, iniciados anteriormente. O prazo médio para análise de cada proposta foi de 70 dias.

Fabrício Marques
Revista Pesquisa FAPESP

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

Materiais Funcionais

Um novo material com propriedades antifúngicas e antitumorais foi desenvolvido por pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O compósito foi obtido a partir de uma amostra de tungstato de prata (α-Ag2WO4) puro irradiado com elétrons e com feixes de laser com pulsos na escala do femtosegundo – quadrilionésimo de segundo, a escala na qual ocorrem reações químicas, com trocas de elétrons entre átomos e moléculas. A descrição do novo material foi publicada na revista Scientific Reports.

O uso cada vez maior de semicondutores desencadeou uma onda de desenvolvimento de novos materiais com ampla gama de aplicações tecnológicas. Em particular, uma das famílias de semicondutores que têm atraído a atenção dos pesquisadores em Ciência dos Materiais é a dos óxidos ternários de tungstênio, como os tungstatos metálicos.

Dentro dessa família, o tungstato de prata é um material inorgânico com aplicações em fotocatalisadores, fotointerruptores ou como uma alternativa aos semicondutores convencionais de banda larga. O tungstato de prata vem sendo alvo de investigação dos pesquisadores do CDMF há alguns anos.

“Em um experimento realizado em 2018, quando irradiamos o tungstato de prata com elétrons, observamos em microscópio eletrônico o aparecimento de uns ‘cabelinhos’ que cresciam sobre as moléculas do material. Aquilo nada mais era do que filamentos de nanopartículas extraídos do tungstato de prata por obra da irradiação de elétrons”, disse Elson Longo, professor emérito do Departamento de Química da UFSCar e coordenador do CDMF.

“A prata é um elemento químico com propriedades bactericidas, que também são observadas no tungstato de prata. Mas o notável foi verificar que, após a irradiação por elétrons e a construção dos filamentos de prata, o compósito modificado passou a apresentar ação antifúngica até 32 vezes mais eficaz do que a anterior à irradiação”, disse Longo.

A ação antifúngica do compósito modificado de tungstato de prata foi verificada em placas de Petri com culturas do fungo Candida albicans, responsável pela infecção candidíase. Como já se conhecia a quantidade mínima de tungstato de prata capaz de eliminar uma cultura daquele fungo, os pesquisadores aplicaram a mesma quantidade do compósito modificado sobre a cultura. O resultado observado foi semelhante.

Em seguida, reduziram pela metade o volume da substância e repetiram a experiência, eliminando novamente os fungos. Ao todo, o processo foi repetido por 32 vezes consecutivas, sempre com resultados antifúngicos satisfatórios, demonstrando assim que o compósito modificado tinha propriedades antifúngicas 32 vezes mais potentes do que as do tungstato de prata original.

Para verificar a ação antitumoral do compósito, foram empregadas células tumorais de carcinoma de bexiga em ratos, expostas por 24 horas a diferentes concentrações do compósito (4,63 microgramas por mililitro [µg/mL], 11,58 µg mL, 23,16 µg/mL 46,31 µg/mL, respectivamente).

Segundo Longo, os resultados demonstraram uma redução significativa da viabilidade celular, sendo que o melhor resultado foi obtido na concentração de 11,58 µg mL, quando se observou uma redução de 80% na viabilidade das células do carcinoma de bexiga.

Após constatar as propriedades antifúngicas e antitumorais do novo compósito, os pesquisadores do CDMF e da UFSCar investigaram a sua segurança no eventual uso em pacientes humanos.

Quatro concentrações do compósito irradiado de tungstato de prata, que estavam na faixa ótima de atividade fungicida (de 3,9 a 31,2 μg/mL), foram estudadas em linhagens celulares de fibroblastos gengivais humanos.

Após 24 horas de incubação, os efeitos dos compósitos na viabilidade celular, na proliferação celular e na morfologia celular foram avaliados pelo ensaio fluorimétrico quantitativo e microscopia confocal de varredura a laser, respectivamente.

“Os resultados mostraram que não houve perda estatisticamente significativa da viabilidade celular para essas concentrações, revelando que o compósito não apresenta risco à saúde”, disse Longo.

Dualidade onda-partícula

A pesquisa também alcançou um marco científico importante: demonstrar de modo experimental a dualidade onda-partícula. Trata-se de uma propriedade fundamental da matéria, descrita pelo físico francês Louis-Victor de Broglie (1892-1987) em 1924, segundo a qual os elétrons podem se comportar como partículas ou como ondas, dependendo do experimento.

“Por sua descoberta, de Broglie foi agraciado com o Nobel de Física de 1929. Nas nove décadas decorridas desde então, a dualidade onda-partícula foi comprovada e observada em um grande número de experimentos científicos. Mas ainda não havia sido demonstrada em termos experimentais usando feixes de partículas [no caso, elétrons] e feixes de ondas [laser] para a obtenção de alterações idênticas em compostos materiais”, disse Longo.

“Quando percebemos que a irradiação por elétrons fazia surgir os filamentos de nanopartículas de prata no tungstato de prata, decidimos investigar se o mesmo resultado não poderia ser alcançado empregando feixes de laser no lugar da irradiação de elétrons, de modo a comprovar experimentalmente a dualidade onda-partícula descoberta por de Broglie há 95 anos”, disse.

A literatura científica atual demonstra um uso cada vez maior da radiação laser de femtosegundo em processamento de materiais para a obtenção de novos compostos com propriedades altamente atrativas e que proporcionam avanços tecnológicos.

“Durante o processo de irradiação de elétrons, uma desordem eletrônica e estrutural é introduzida no tungstato de prata, o que desempenha um papel importante na nucleação e crescimento de filamentos de prata”, disse Longo.

Em princípio, a segregação dos átomos de prata pela irradiação do laser em femtosegundo ocorreria de maneira semelhante, mas seria em teoria mais rápida devido ao fato de que um pulso de laser de femtosegundo é capaz de fornecer potência máxima em um tempo muito curto.

“Portanto, devido à velocidade esperada de segregação, em teoria a morfologia das nanopartículas de prata tenderia a ser diferente sob radiação de feixe de elétrons daquela obtida quando a amostra é irradiada com radiação laser de femtosegundo”, disse Longo.

A prática ocorreu exatamente de acordo com o que era previsto pela teoria. Ao ser atingida por feixes de laser de femtosegundo, na superfície do tungstato de prata verificou-se igualmente a formação dos filamentos de nanopartículas de prata.

“Ao fazê-lo, conseguimos obter exatamente o mesmo resultado que havia sido obtido com a irradiação de elétrons, demonstrando na prática a dualidade onda-partícula”, disse Longo.

O experimento do CDMF foi publicado em 2018 também na Scientific Reports. “Recebemos uma carta de felicitações do editor da revista, informando que esse artigo em particular foi um dos 100 artigos de ciência dos materiais mais consultados nesta publicação no ano passado”, disse.

O artigo Ag Nanoparticles/α-Ag2WO4 Composite Formed by Electron Beam and Femtosecond Irradiation as Potent Antifungal and Antitumor Agents (doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-46159-y), de M. Assis, T. Robeldo, C. C. Foggi, A. M. Kubo, G. Mínguez-Vega, E. Condoncillo, H. Beltran-Mir, R. Torres-Mendieta, J. Andrés, M. Oliva, C. E. Vergani, P. A. Barbugli, E. R. Camargo, R. C. Borra e E. Longo, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-46159-y.

O artigo Towards the scale-up of the formation of nanoparticles on α-Ag2WO4 with bactericidal properties by femtosecond laser irradiation (doi: https://doi.org/10.1038/s41598-018-19270-9), de Marcelo Assis, Eloisa Cordoncillo, Rafael Torres-Mendieta, Héctor Beltrán-Mir, Gladys Mínguez-Vega, Regiane Oliveira, Edson R. Leite, Camila C. Foggi, Carlos E. Vergani, Elson Longo e Juan Andrés, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-018-19270-9.

Peter Moon
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.

Núcleo de Pesquisa

Usado amplamente no combate a cólicas menstruais, o anti-inflamatório ácido mefenâmico mostrou eficácia no tratamento da esquistossomose.

Em experimentos feitos na Universidade Guarulhos, com apoio da FAPESP, o medicamento reduziu em mais de 80% a carga parasitária em camundongos infectados com o verme Schistosoma mansoni. O índice ultrapassa o chamado padrão-ouro estipulado pela Organização Mundial de Saúde (OMS) para novos medicamentos.

Os resultados da pesquisa, publicada na revista EbioMedicine, do grupo Lancet, sugerem que o ácido mefenâmico pode ser mais eficiente do que o único medicamento existente para a doença, o praziquantel. Mas, para que o anti-inflamatório seja receitado contra a esquistossomose, será necessária a realização de testes em humanos com a verminose.

A descoberta deu-se a partir de um estudo de reposicionamento de fármacos conduzido no Núcleo de Pesquisa em Doenças Negligenciadas da Universidade Guarulhos. Foram analisados 73 anti-inflamatórios não esteroidais comercializados no Brasil e em outros países. De todos os medicamentos testados, cinco apresentaram eficiência no tratamento da infecção, sendo os resultados do ácido mefenâmico os mais promissores.

“Os testes in vitro demonstraram que o ácido mefenâmico afetou a motilidade e a viabilidade do parasita e também induziu um grande dano tegumentar [na superfície]. Ainda não se sabe exatamente o mecanismo de ação do ácido mefenâmico nesse tipo de infecção, mas isso não é o mais importante agora, pois os fármacos usados para tratamento das verminoses também não possuem mecanismos elucidados. Por isso, estudos de reposicionamento de fármaco são tão importantes para doenças negligenciadas, como a esquistossomose”, disse Josué de Moraes, professor da Universidade Guarulhos e autor do artigo.

A esquistossomose atinge mais de 240 milhões de pessoas em todo o mundo, de acordo com a OMS, e há 40 anos um único fármaco tem sido usado no tratamento da doença.

“Além do praziquantel não atuar em vermes jovens, ele apresenta limitações em relação à sua eficácia. Após tanto tempo sem nenhum tratamento alternativo e sendo o praziquantel receitado tanto para humanos como para uso veterinário, é esperado que o parasita tenha adquirido resistência à droga”, disse.

O ácido mefenâmico se mostrou mais eficiente em comparação ao praziquantel por agir também na fase larval do platelminto.

“Atualmente, é preciso esperar que os vermes jovens no paciente se tornem adultos para que o fármaco tenha efeito. Isso significa que, se o tratamento não for repetido, o ciclo de vida do parasita não é interrompido e o indivíduo continua com a doença. Pessoas infectadas, em um contexto de saneamento inadequado ou inexistente, tendem a contribuir para a disseminação dos vermes no ambiente e, consequentemente, expõem a população ao risco de infecção. É claro que o ideal seria um saneamento adequado, mas o ácido mefenâmico se mostra importante nesse aspecto da prevenção também”, disse Moraes.

Reposicionamento de fármaco

Moraes destaca que estudos de reposicionamento de fármacos têm se tornado mais comuns, sobretudo para as chamadas doenças negligenciadas, aquelas que embora afetem parcela significativa da população carecem de estudos, vacinas e tratamentos mais avançados.

Esse é o caso da esquistossomose, cuja transmissão está ligada a locais sem saneamento básico adequado e pelo contato de água com caramujos infectados pelos vermes. Uma vez infectado, o Schistosoma se aloja nas veias do mesentério e no fígado do paciente.

A doença, ainda sem vacina – existem estudos já avançados sendo realizados na Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) –, é assintomática nas primeiras duas semanas, mas pode evoluir e causar problemas crônicos de saúde e morte.

“A descoberta e o desenvolvimento de um novo fármaco custam em média US$ 1,5 bilhão, dinheiro que não existe para doenças negligenciadas. Não há interesse comercial. Por isso estamos buscando ação contra o parasita em drogas já existentes e comercializadas. Isso possibilita cortar uma série de etapas, uma vez que não é preciso fazer testes clínicos sobre toxicidade, interação medicamentosa e outros. Ainda é preciso fazer testes em humanos, mas não todos. O processo todo fica muito mais barato”, disse Moraes.

O grupo do Núcleo de Pesquisa de Doenças Negligenciadas da Universidade Guarulhos também analisou o efeito de 13 diuréticos, amplamente comercializados, no verme Schistosoma. Os resultados foram publicados na revista Antimicrobial Agents and Chemoterapy, da American Society of Microbiology.

Entre os diuréticos, a espironolactona, indicado no tratamento da hipertensão, foi a única que nos testes in vitro teve ação contra o parasita. “No entanto, na comparação entre os dois estudos, o ácido mefenâmico continua sendo o mais eficiente”, disse Moraes.

O artigo Phenotypic screening of nonsteroidal anti-inflammatory drugs identified mefenamic acid as a drug for the treatment of schistosomiasis (doi: 10.1016/j.ebiom.2019.04.029), de Eloi M. Lago, Marcos P. Silva, Talita G. Queiroz, Susana F. Mazloum, Vinícius C. Rodrigues, Paulo U. Carnaúba, Pedro L. Pinto, Jefferson A. Rocha, Leonardo L.G. Ferreira, Adriano D. Andricopulo, Josué de Moraes, pode ser lido em https://www.ebiomedicine.com/article/S2352-3964(19)30268-3/fulltext.

O artigo In Vitro and In Vivo Studies of Spironolactone as an Antischistosomal Drug Capable of Clinical Repurposing (doi: 10.1128/AAC.01722-18), de Rafael A. Guerra, Marcos P. Silva, Tais C. Silva, Maria C. Salvadori, Fernanda S. Teixeira, Rosimeire N. de Oliveira, Jefferson A. Rocha, Pedro L. S. Pinto, Josué de Moraes, pode ser lido em https://aac.asm.org/content/63/3/e01722-18.

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.

laboratório de pesquisa

Um grupo internacional de pesquisadores comprovou que uma molécula denominada TCMDC-135051 é capaz de inibir seletivamente uma proteína essencial para o ciclo de vida do Plasmodium falciparum, uma das espécies causadoras da malária.

Os resultados do estudo, publicados nesta sexta-feira (30/8) na Science, abrem caminho para o desenvolvimento de um novo fármaco contra a doença, que tem 200 mil novos casos e mata quase meio milhão de pessoas no mundo anualmente. Um dos obstáculos para a erradicação da malária, atualmente, é o fato de o parasita ter adquirido resistência aos medicamentos existentes.

Entre os autores estão integrantes do Centro de Química Medicinal (CQMED), sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), sob a coordenação do professor Paulo Arruda, e apoiado pela FAPESP por meio do Programa Parceria para Inovação Tecnológica (PITE). O grupo integra a rede do Structural Genomics Consortium (SGC) – consórcio internacional de universidades, governos e indústrias farmacêuticas para acelerar o desenvolvimento de novos medicamentos. O CQMED também é uma Unidade de Inovação da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (Embrapii).

Sintetizada pela farmacêutica GSK, a molécula TCMDC-135051 mostrou ação específica sobre a proteína quinase PfCLK3 (sigla para cyclin-dependent–like kinase), sem afetar proteínas humanas.

“A inibição da PfCLK3 afeta o parasita em diferentes estágios de desenvolvimento – tanto no que chamamos de fase assexuada, quando ele se prolifera dentro da célula humana e provoca os sintomas, quanto na fase sexuada, quando pode ser transmitido de volta para o inseto vetor e completa seu ciclo, podendo infectar outros seres humanos”, disse Paulo Godoi, que realizou o trabalho durante pós-doutorado no CQMED.

Também participou do estudo Dev Sriranganadane, que atualmente realiza estágio de pós-doutorado no mesmo centro. A pesquisa foi coordenada por Andrew Tobin, da Universidade de Glasgow, na Escócia.

“O grupo da Unicamp teve um papel essencial nesse projeto. Eles foram capazes de responder se nossa droga poderia ter outros efeitos além de inibir a PfCLK3. Sem essa informação, não poderíamos ter prosseguido com o estudo”, disse Tobin à Agência FAPESP.

Como os parasitas do gênero Plasmodium estão se tornando cada vez mais resistentes às drogas antimaláricas existentes, há uma preocupação crescente em encontrar novos compostos com potencial para serem transformados em fármacos.

“Esse inibidor da PfCLK3 é bastante promissor, pois é capaz de eliminar o parasita em todas as fases do seu ciclo de vida”, disse Godoi.

A PfCLK3 controla a atividade e a produção de outras proteínas importantes para a manutenção da vida do parasita. Ao bloquear sua atividade, a molécula mata o P. falciparum e não só previne a transmissão como pode tratar a doença em humanos.

A TCMDC-135051 foi selecionada entre 24.619 moléculas que poderiam ter efeito sobre a PfCLK3 e foi a que mostrou maior especificidade sobre a proteína do parasita.

O estudo sugere ainda que a molécula tem ação sobre outras espécies de Plasmodium. Segundo Godoi, o composto foi testado in vitro contra as enzimas CLK3 das espécies P. vivax e P. berghei e em cultura de células de P. knowlesi (similar a P. vivax) e P. berghei, mostando atividade para as duas espécies.

"Foi também feito um teste em camundongos infectados com P. berghei. O resultado in vivo mostrou eliminação do parasita na corrente sanguínea após cinco dias de infecção", disse.

Contribuição brasileira

Para ser considerada segura, uma molécula candidata a se tornar um fármaco não pode interferir com proteínas humanas. Tanto parasitas do gênero Plasmodium quanto seres humanos possuem enzimas do tipo quinase. A quinase humana mais semelhante à proteína PfCLK3 de Plasmodium é a PRPF4B. Assim, para comprovar que a molécula TCMDC-135051 é segura, Tobin entrou em contato com o grupo do CQMED, um dos poucos que estudam a função da PRPF4B humana.

“Colocamos a PRPF4B para interagir com concentrações diferentes da nova molécula. E até a mais alta delas não foi capaz de inibir a enzima humana”, disse Godoi.

Para garantir que a molécula seria segura para um futuro medicamento, os pesquisadores precisavam provar que ela não afetaria a atividade de proteínas importantes para a funcionamento do organismo humano.

“Nós decidimos apostar em uma proteína pouco estudada e agora colhemos o fruto: tornar possível esse estudo com grande potencial para um novo medicamento”, disse Rafael Couñago, coordenador científico do CQMED.

Para se tornar um fármaco, porém, o inibidor ainda precisa passar por novos testes. “Precisamos melhorar ainda mais a segurança da molécula e, então, ela estará pronta para testes em humanos. Essa etapa deve levar de três a cinco anos”, disse Tobin.

O artigo Validation of the protein kinase PfCLK3 as a multistage cross-species malarial drug target (doi: 10.1126/science.aau1682), de Mahmood M. Alam, Ana Sanchez-Azqueta, Omar Janha, Erika L. Flannery, Amit Mahindra, Kopano Mapesa, Aditya B. Char, Dev Sriranganadane, Nicolas M. B. Brancucci, Yevgeniya Antonova-Koch, Kathryn Crouch, Nelson Victor Simwela, Scott B. Millar, Jude Akinwale, Deborah Mitcheson, Lev Solyakov, Kate Dudek, Carolyn Jones, Cleofé Zapatero, Christian Doerig, Davis C. Nwakanma, Maria Jesús Vázquez, Gonzalo Colmenarejo, Maria Jose Lafuente-Monasterio, Maria Luisa Leon, Paulo H. C. Godoi, Jon M. Elkins, Andrew P. Waters, Andrew G. Jamieson, Elena Fernández Álvaro, Lisa C. Ranford-Cartwright, Matthias Marti, Elizabeth A. Winzeler, Francisco Javier Gamo e Andrew B. Tobin, pode ser lido em: https://science.sciencemag.org/content/365/6456/eaau1682.

André Julião
Agência FAPESP

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São Paulo School of Advanced Science on Nonlinear Dynamics

O trabalho de matemáticos em um campo de estudos emergente, chamado sistemas dinâmicos, tem ajudado engenheiros a entender melhor efeitos como a vibração em uma ponte ao longo do tempo ou a relação entre o petróleo obtido de águas profundas e os dutos marítimos pelos quais percorre até chegar à superfície, por exemplo. Dessa forma, tem permitido projetar estruturas melhor adaptadas a fenômenos que podem ocorrer durante o funcionamento.

Alguns dos principais pesquisadores dessa área relativamente nova da Matemática estiveram reunidos, entre os dias 29 de julho e 9 de agosto, na São Paulo School of Advanced Science on Nonlinear Dynamics, na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).

Durante o encontro, realizado com apoio da FAPESP, por meio do Programa Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), foi abordada a aplicação de modelagem matemática em sistemas dinâmicos na engenharia mecânica – que inclui a civil, mecatrônica, naval e oceânica – e elétrica.

A Escola reuniu professores do Brasil e do exterior e 120 participantes, entre estudantes de doutorado e jovens pesquisadores de 30 países.

“A ideia da Escola foi mostrar como a modelagem matemática em sistemas dinâmicos pode ser aplicada para tentar solucionar problemas de engenharia ou para desenvolver estruturas e componentes que apresentem determinados comportamentos físicos desejados em certas aplicações”, disse José Roberto Castilho Piqueira, professor da Poli-USP e coordenador da Escola, à Agência FAPESP.

De acordo com Piqueira, o campo dos sistemas dinâmicos estuda fenômenos que evoluem ao longo do tempo, como o clima, as epidemias, as reações químicas e os sistemas planetários.

Ao serem modelados por matemáticos, por meio de equações diferenciais, é possível prever comportamentos que podem perturbar a estabilidade estrutural desses sistemas.

“Essa área da matemática, que foi iniciada pelo matemático francês Henri Poincaré [1854-1912] há mais de cem anos, teve muito sucesso no Brasil”, disse Piqueira.

“O professor Maurício Peixoto, do Impa [Instituto de Matemática Pura e Aplicada], que faleceu em abril, iniciou os estudos nessa área no Brasil, em que o país passou a ter uma grande tradição. O matemático brasileiro Artur Avila [ganhador, em 2014, da Medalha Fields, a máxima distinção na matemática] fez importantes descobertas nesse campo”, afirmou.

Entre as décadas de 1970 e 1980, descobriu-se que, além de sistemas dinâmicos lineares, também há outros não lineares, que podem apresentar comportamentos caóticos passíveis de serem previstos se suas condições iniciais forem perfeitamente conhecidas.

Alguns exemplos desses sistemas dinâmicos não lineares na engenharia são estruturas de construção civil, como pontes, além de circuitos transistorizados e diodos, na microeletrônica, e fluídos que se relacionam com as estruturas pelas quais escoam.

Em um duto para exploração de petróleo em águas profundas, por exemplo, há relações entre o fluído e a estrutura pela qual passa, que são descritíveis por dinâmicas não lineares.

Se essas dinâmicas forem simplificadas e tratadas como lineares, vão emergir fenômenos inesperados durante o funcionamento dessas estruturas, que poderiam ter sido previstos, explicou Piqueira.

“Isso acontece também em estruturas de engenharia civil que apresentam fenômenos, como vibrações mecânicas em diferentes frequências”, exemplificou.

Controle de dispersão

Na área de dinâmica de fluídos, o trabalho feito nos últimos anos pelo matemático Roberto Camassa, pesquisador da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, nos Estados Unidos, e um dos professores da Escola, ajudou a explicar como a forma de um tubo afeta o espalhamento de partículas transportadas por um fluido ao longo da direção do fluxo.

Os pesquisadores observaram durante o estudo, publicado em 2016 na revista Science, que tubos circulares e elípticos causam uma distribuição simétrica das partículas ao longo da direção do fluxo. Já os tubos retangulares geram uma assimetria.

Para chegar a essas conclusões, Camassa e seus colaboradores fizeram uma série de equações e simulações computacionais para estudar a distribuição de um corante em uma variedade de formas de tubos.

Pelos cálculos dos pesquisadores, as partículas do corante seriam arrastadas pelo fluido, mas a velocidades diferentes, dependendo de suas posições, e o fluxo seria mais rápido no centro dos tubos do que na área próxima de suas paredes.

As simulações mostraram que o controle da dispersão reside unicamente na relação entre a largura e a altura de um tubo, e não nas propriedades do fluido ou de um produto químico nele dissolvido.

Um soluto viajando por um cano com um diâmetro estreito, por exemplo, bombeia seu alvo rapidamente, mas, se a mesma solução passar por um cano com um diâmetro largo, o soluto escoa lentamente até o alvo.

“Esse é um dos princípios universais da natureza que governam a forma da dispersão de solutos e pode ser usado para otimizar os resultados em muitas indústrias que lidam com produtos químicos dissolvidos em fluxos de fluidos", disse Camassa.

Algumas das áreas que poderiam se beneficiar das descobertas são as de química medicinal e gestão ambiental, nas quais o controle da dispersão de fármacos, substâncias químicas ou poluentes ao se aproximar do destino final é um fator crítico para otimizar o efeito esperado, indicou o pesquisador.

Elton Alisson
Agência FAPESP

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Pesquisa de psicologia e memória

Pesquisa da USP, em Ribeirão Preto, fará testes com pessoas de 18 a 35 anos

Em Ribeirão Preto, um estudo no Laboratório de Psicologia Cognitiva da USP pretende relacionar os efeitos da memória de trabalho visual na memorização de longo prazo. Para sua realização, o projeto está recrutando voluntários de idade entre 18 e 35 anos para completar testes. Eles serão realizados em frente a um monitor para completar tarefas de memória visual com caracteres chineses. A participação é única e deve durar menos de uma hora.

Jean Marques, autor da pesquisa, explica que o objetivo é investigar como estímulos visuais inéditos ou familiares são codificados e recuperados na memória de curto prazo. “A justificativa deste estudo se dá pela necessidade em compreender os fenômenos da memória de curto prazo e sua relação com a memória de longo prazo”, explica.

Os estímulos visuais inéditos são caracteres chineses. Por isso, os voluntários procurados não podem ser leitores dos idiomas chinês ou japonês. Os encontros serão no Departamento de Psicologia, no bloco 6, na Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP), no campus da USP em Ribeirão Preto. A pesquisa será feita durante o mês de agosto até a primeira quinzena de setembro.

A tarefa do voluntário consiste em memorizar um ou três caracteres chineses apresentados na tela de um microcomputador. Após breve período, deverá compará-los com novos caracteres. Os dados coletados são a resposta de cada prova e o tempo para respondê-la.

Jornal Da USP

12-HEPE

Pesquisadores do Brasil, Estados Unidos e Alemanha descobriram que uma substância produzida pelo tecido adiposo marrom quando o corpo é submetido a baixas temperaturas – o lipídeo 12-HEPE – ajuda a reduzir os níveis de glicose no sangue. Os resultados dos experimentos com camundongos abrem caminho para novos tratamentos contra o diabetes.

O grupo também observou, em pacientes humanos, que um medicamento usado no tratamento de disfunção urinária aumenta a liberação desse lipídeo na corrente sanguínea.

O estudo, publicado na revista Cell Metabolism, tem como primeiro autor Luiz Osório Leiria, pesquisador do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (IB-Unicamp).

O trabalho foi desenvolvido como parte de seu pós-doutorado na Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp, durante estágio de pesquisa no Joslin Diabetes Center, da Harvard Medical School, nos Estados Unidos, com apoio da FAPESP e da American Diabetes Association. Leiria conta, atualmente, com Auxílio à Pesquisa da FAPESP na modalidade Apoio a Jovens Pesquisadores.

Os dois tipos mais importantes de tecido adiposo no nosso organismo são o branco, cuja função é acumular gordura quando existe excedente energético, e o tecido adiposo marrom, que atua principalmente na regulação térmica do organismo por meio da produção de calor. Expostos ao frio, o tecido adiposo marrom produz diversos lipídeos. Um deles é o 12-HEPE, cuja função era desconhecida. O grupo descobriu que camundongos obesos tratados com o 12-HEPE apresentaram maior eficiência em reduzir a glicemia sanguínea após uma injeção de solução concentrada de glicose, quando comparados com os camundongos que não receberam o lipídeo.

Os pesquisadores mostraram que esse efeito benéfico do lipídeo sobre a tolerância à glicose dos animais obesos se deu pela capacidade do 12-HEPE em promover a captação de glicose tanto no músculo como no próprio tecido adiposo marrom.

Estudos realizados em pacientes reforçaram um possível papel fisiológico desse lipídeo. Os voluntários foram separados em três grupos: magros e saudáveis, com sobrepeso e obesos. Análises do sangue desses pacientes mostraram que a quantidade de 12-HEPE nas pessoas magras e saudáveis é maior do que no sangue dos pacientes com sobrepeso e muito maior do que no sangue dos obesos.

Isso pode ser explicado pelo fato de que obesos têm menos massa de tecido adiposo marrom do que pessoas magras. A ausência de gordura marrom no obeso, inclusive, pode ser responsável pela obesidade e até pelo maior risco de diabetes nesses indivíduos.

Além disso, em testes com células humanas, o 12-HEPE aumentou a captação de glicose em células adiposas. Isso significa que, além de o lipídeo 12-HEPE contribuir para o processo de adaptação ao frio, existe a possibilidade de que a drástica redução dos seus níveis na corrente sanguínea de indivíduos obesos contribua, ao menos parcialmente, para o aumento da glicose no sangue.

A descoberta abre caminho para o desenvolvimento de novos medicamentos contra o diabetes e amplia a possibilidade de novos tratamentos com drogas já disponíveis no mercado.

Durante o estudo, um outro conjunto de voluntários magros e saudáveis recebeu doses de mirabegron, medicamento indicado para o tratamento de uma disfunção urinária conhecida como bexiga hiperativa, mas que também tem a capacidade de ativar o tecido adiposo marrom. Um outro grupo (controle) tomou apenas placebo.

Os pacientes que receberam a droga tiveram níveis mais elevados de 12-HEPE no sangue. O resultado sugere que a droga possa, no futuro, ser prescrita para tratamento do diabetes.

“Atualmente, o mirabegron exerce uma série de efeitos, alguns não tão desejáveis. Ele promove a liberação de vários outros lipídeos, portanto, sua ação não é tão específica para a redução da glicose. Um lipídeo do tipo ômega-3 como o 12-HEPE teria um perfil toxicológico bem mais desejável”, explicou.

Segundo o pesquisador, um grupo norte-americano realiza atualmente testes sobre os efeitos de doses menores do medicamento sobre os níveis de glicose.

O próximo passo é descobrir a qual receptor o 12-HEPE se liga para promover a captação de glicose. Tal conhecimento permitirá o desenvolvimento de novas moléculas que estimulem esse receptor.

O artigo 12-Lipoxygenase Regulates Cold Adaptation and Glucose Metabolism by Producing the Omega-3 Lipid 12-HEPE from Brown Fat (doi: 10.1016/j.cmet.2019.07.001), de Luiz Osório Leiria, Chih-Hao Wang, Matthew D. Lynes, Kunyan Yang, Farnaz Shamsi, Mari Sato, Satoru Sugimoto, Emily Y. Chen, Valerie Bussberg, Niven R. Narain, Brian E.Sansbury, Justin Darcy, Tian Lian Huang, Sean D.Kodani, Masaji Sakaguchi, Andréa L. Rocha, Tim J. Schulz, Alexander Bartelt, Gökhan S. Hotamisligil, Michael F. Hirshman, Klausvan Leyen, Laurie J. Goodyear, Matthias Blüher, Aaron M. Cypess, Michael A. Kiebish, Matthew Spite e Yu-Hua Tseng, pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1550413119303742.

Agência FAPESP

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Centro de Terapia Celular

Capazes de originar diferentes tecidos do corpo humano, as células-tronco embrionárias (CTEs) passaram a representar, na virada do século, uma esperança de tratamento para diversas condições de saúde. Mas, à medida que as pesquisas avançaram, percebeu-se que entender e controlar o comportamento dessas células seria um desafio maior que o imaginado inicialmente.

Estudos mostraram que uma mesma população de CTEs pode ser bastante heterogênea e que o potencial de pluripotência, ou seja, de se diferenciar nos mais diversos tipos celulares, poderia variar entre as células oriundas de um mesmo embrião e ainda mais entre diferentes linhagens. Descobriu-se, posteriormente, que, na medida em que a diferenciação avança, se altera no interior das células-tronco o nível de determinados microRNAs – pequenas moléculas de RNA que não codificam proteínas, mas desempenham função regulatória em diversos processos intracelulares.

Ao investigar mais detalhadamente o papel de 31 desses microRNAS observados nas CTEs humanas, pesquisadores do Centro de Terapia Celular (CTC) de Ribeirão Preto identificaram vias de sinalização envolvidas tanto na manutenção da pluripotência como na indução do processo de diferenciação – descoberta que abre novas perspectivas para as pesquisas na área.

Resultados do estudo, apoiado pela FAPESP, foram divulgados na revista Stem Cell Research & Therapy. O CTC é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID-FAPESP) sediado na Universidade de São Paulo (USP).

“Com base nessas informações, podemos pensar no desenvolvimento de drogas para facilitar o cultivo de CTEs em laboratório e até mesmo para fazer com que essas células regridam ao estágio mais inicial de desenvolvimento, denominado naive, no qual a capacidade de originar qualquer tipo de tecido é maior”, disse Rodrigo Alexandre Panepucci, pesquisador da Fundação Hemocentro de Ribeirão Preto e coordenador do trabalho.

Segundo Panepucci, de modo geral, as CTEs humanas usadas em pesquisas estão em um estágio de desenvolvimento conhecido como primed pluripotency, ainda não diferenciadas, mas com uma tendência de seguirem certos caminhos de diferenciação. São, portanto, menos versáteis do que as células-tronco embrionárias de camundongo, normalmente isoladas no estágio naive e, por isso, muito usadas como modelo de estudo.

“Há um grande interesse em trabalhar com o fenótipo naive, pois são células capazes de originar até mesmo gametas [óvulos e espermatozoides] – algo que as células primed já não podem fazer”, disse o pesquisador.

Análise em larga escala

Por apresentar uma sequência de nucleotídeos complementar, o microRNA consegue se ligar ao RNA mensageiro e fazer com que este seja degradado ou impedir sua tradução em proteína. Quando há um aumento na expressão de microRNAs na célula, portanto, significa que algum processo está sendo inibido. Identificar qual é o processo, porém, não é tarefa trivial.

“Um único microRNA pode ser capaz de se ligar a centenas ou milhares de diferentes RNAs mensageiros. Pode afetar vários alvos de uma via de sinalização e ter um efeito biológico amplo”, explicou Panepucci.

Estudar essas moléculas do ponto de vista funcional, portanto, requer ferramentas de bioinformática que possibilitem trabalhar com um grande volume de dados. O grupo do CTC adotou uma metodologia conhecida como High Content Screening (HCS, triagem de alto conteúdo), que permite analisar milhares de imagens diferentes e, assim, descobrir como cada microRNA regula o fenótipo das CTEs.

As células-tronco foram colocadas em placas contendo 96 pequenos poços de cultura. Em cada poço, foi introduzida uma molécula de microRNA sintético diferente. Após três ou quatro dias de cultivo, os pesquisadores avaliaram o efeito – seja na manutenção da pluripotência ou na indução da diferenciação.

“Usamos microscopia de fluorescência automatizada para obter milhares de imagens das células. Com base na análise desse material, estabelecemos um perfil multiparamétrico para determinar o estágio de pluripotência. Ou seja, entre centenas de parâmetros morfológicos observados nas imagens, selecionamos cerca de 10 que possibilitam classificar o estágio de diferenciação em que a célula-tronco embrionária se encontra”, explicou o pesquisador.

Além disso, o grupo mediu em cada poço o nível de duas proteínas consideradas marcadores de pluripotência – OCT4 e ciclina B1. Quanto maior é a expressão dessas moléculas, maior é o grau de pluripotência da célula.

Em seguida, os microRNAs que induziram efeitos similares nas células-tronco foram agrupados e hierarquizados por meio de uma técnica de análise conhecida como clusterização. Desse modo, foi possível organizar o grande volume de informações obtido com as análises e identificar a quais vias de sinalização cada grupo de microRNAs estava relacionado.

“Elegemos para um estudo mais aprofundado o miR-363-3p, que claramente contribui para a manutenção da pluripotência. Mostramos que o efeito de inibir a diferenciação ocorre por meio da degradação do RNA mensageiro que codifica a proteína NOTCH1”, disse Panepucci.

De acordo com o pesquisador, compostos inibidores da via de sinalização mediada por NOTCH1 podem se tornar ferramentas capazes de modular o potencial de pluripotência das CTEs, permitindo até mesmo fazer com que regridam ao estágio naive, no qual altos níveis de OCT4 e demais fatores de pluripotência estão presentes.

“O entendimento desses mecanismos de regulação da pluripotência pode levar para um novo patamar as pesquisas com CTEs e também com as células iPS [células-tronco pluripotentes induzidas, obtidas a partir de células adultas de pacientes modificadas em laboratório], das quais depende o futuro da terapia celular”, disse Panepucci.

Segundo o pesquisador, as células iPS têm a vantagem de abrigar em seu núcleo o mesmo DNA do paciente a ser tratado. Além disso, por serem derivadas de células adultas em vez de embriões humanos, não existem limitações éticas para sua aplicação na medicina. “No entanto, as células-tronco embrionárias ainda são o melhor modelo para se estudar a pluripotência”, afirmou.

A pesquisa que originou o artigo publicado na Stem Cell Research & Therapy foi conduzida durante o doutorado de Ildercílio Mota de Souza Lima, bolsista FAPESP. Atualmente, durante o mestrado de Amanda Cristina Corveloni, o grupo investiga mais profundamente os mecanismos moleculares envolvidos na transição entre o estado primed e naive de CTEs.

O artigo High-content screen in human pluripotent cells identifies miRNA-regulated pathways controlling pluripotency and differentiation, de Ildercílio Mota de Souza Lima, Josiane Lilian dos Santos Schiavinato, Sarah Blima Paulino Leite, Danuta Sastre, Hudson Lenormando de Oliveira Bezerra, Bruno Sangiorgi, Amanda Cristina Corveloni, Carolina Hassibe Thomé, Vitor Marcel Faça, Dimas Tadeu Covas, Marco Antônio Zago, Mauro Giacca, Miguel Mano e Rodrigo Alexandre Panepucci, pode ser lido em: https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-019-1318-6.

Karina Toledo
Agência FAPESP

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Ciência para Todos

A FAPESP e a Fundação Roberto Marinho/Futura produziram em parceria a série Ciência para Todos, que estreia em 19 de agosto, às 20h30, no Canal Futura. São, ao todo, 52 episódios, cada um deles com 13 minutos, mostrando os impactos sociais e econômicos de pesquisas científicas e tecnológicas financiadas pela FAPESP. Protagonizados por pesquisadores, os episódios da série também ficarão disponíveis em futuraplay.org.

O Ciência para Todos inspirou a Secretaria de Educação do Estado de São Paulo a lançar, junto com a FAPESP e a Fundação Roberto Marinho/Futura, um concurso cultural para estudantes de ensino médio da rede pública estadual. O lançamento da série e do concurso ocorreu no dia 14 de agosto, na quadra de esportes do Colégio Culto à Ciência, em Campinas, lotada com mais de 500 alunos de escolas públicas, professores, diretores regionais de ensino e dirigentes das instituições parceiras no projeto.

Os cerca de 1,3 milhão de estudantes da rede pública estadual – individualmente ou em grupo de até cinco pessoas – estão, a partir de agora, desafiados a documentar, em vídeos de até 7 minutos, uma proposta de solução para um problema da sua comunidade ou região, usando métodos e processos que caracterizam a produção de conhecimento científico, com a tutoria de um professor.

As inscrições vão até o dia 20 de setembro e os vídeos, que podem ser gravados com celular, devem ser enviados até o dia 31 de outubro de 2019. O regulamento está disponível em https://prosas.com.br/editais.

Os cinco melhores vídeos serão exibidos no Canal Futura, em uma edição especial do programa Conexão, e os seus autores visitarão e apresentarão seus trabalhos a pesquisadores de centros de pesquisas indicados pela FAPESP. Os responsáveis pelo melhor vídeo receberão, cada um deles, também um tablet.

“Com essa série, pretendemos aproximá-los do conhecimento que já existe, mas, principalmente, queremos que vocês se interessem pelo desafio de produzir ciência e contribuir para o progresso do conhecimento”, disse Marco Antonio Zago, presidente da FAPESP, à plateia de estudantes.

“Lançar a série e o concurso nesse espaço concretiza o que queríamos”, afirmou João Alegria, gerente-geral do Canal Futura. O evento de lançamento contou com um talk show com a participação do youtuber Iberê Thenório, apresentador do canal Manual do Mundo (que conta com mais de 12 milhões de assinantes), da estudante gaúcha Juliana Stradioto, vencedora do Prêmio Jovem Cientista na categoria Ensino Médio, entre outros prêmios, e da aluna do Colégio Culto à Ciência Maria Pennachin, que criou um canudo biodegradável e comestível à base de inhame.

Aluna do curso técnico de Administração no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Osório, no Rio Grande do Sul, Stradioto desenvolveu um filme plástico biodegradável a partir da casca de maracujá. Vestindo uma camiseta com a frase “Faça pesquisa como uma garota”, contou que a ideia surgiu quando começou a imaginar um destino para o lixo orgânico gerado na produção da fruta, em trabalho com um grupo de agricultores familiares. “Descobri que a saída estava na pesquisa”, disse.

A principal motivação de Pennachin, inventora do canudo de inhame, foram as imagens dos oceanos infestados de plástico. No processo de criação do biocanudo, ela confessa ter “errado” várias vezes. “O legal é não desistir e sair em busca de respostas.”

Ambas procuram agora patentear os seus inventos. O registro de patente do plástico biodegradável à base de maracujá já está tramitando, por iniciativa do escritório de patentes do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia gaúcho. O do biocanudo não. “Não consegui registrar a patente por ter apenas 17 anos. Isso não tem lógica”, disse Pennachin.

As jovens também destacaram o papel fundamental dos professores e orientadores no despertar de seu interesse pela ciência e pela pesquisa. “Eles transformaram a vida da gente. Deram-nos confiança e fizeram com que acreditássemos em nosso sonho”, disse Stradioto, que, tendo ganhado o 1º lugar na categoria Ciência dos Materiais na Intel International Science and Engineering Fair (Isef), que premia pré-universitários, nos Estados Unidos, ganhou também o direito de nomear um asteroide com o seu sobrenome.

O secretário executivo da Educação, Haroldo Correa Rocha, justificou a escolha do Colégio Culto à Ciência para sediar o lançamento da série e do concurso Ciência para Todos. “Trata-se de uma das 17 escolas do programa de educação integral com currículo diferenciado, com tempo integral para alunos e professores. Não é por menos que temos uma aluna como a Maria Pennachin aqui”, disse.

Reconhecendo também a importância de aproximar os jovens do ensino médio e superior, ele adiantou que está em andamento um programa que estreitará as relações dos estudantes com o Centro Paula Souza e as universidades de São Paulo (USP), de Campinas (Unicamp) e Estadual Paulista (Unesp).

Marcos Vinicius de Souza, subsecretário de Ciência, Tecnologia e Inovação da Secretaria de Desenvolvimento (SDE), afirmou ser “um privilégio” estar num colégio que reconhece a importância da ciência e dos cientistas. Em Israel, os cientistas são considerados heróis e, nos Estados Unidos, são pessoas bem-sucedidas do ponto de vista financeiro. “A ciência muda a vida das pessoas, tem um propósito e, adicionalmente, pode proporcionar retorno financeiro ao pesquisador."

Também participaram do lançamento da série e do concurso Ciência para Todos André von Zuben, secretário municipal de Desenvolvimento Econômico, Social e de Turismo, representando o prefeito de Campinas, Jonas Donizette; Cármino Antonio de Souza, secretário municipal da Saúde de Campinas e membro do Conselho Superior da FAPESP, e Eduardo Moacyr Krieger, vice-presidente da FAPESP.

Para mais informações sobre o evento em Campinas acesse o perfil da Agência FAPESP no Instagram e no Twitter.

Claudia Izique
Agência FAPESP

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