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De vilão a aliado! O uso do zika vírus no tratamento de alguns tipos de Cânceres

O zika vírus é transmitido pelo mosquito Aedes aegypti, e é geralmente associado a problemas de saúde, principalmente por causar danos neurodegenerativos em recém-nascidos. No entanto, o Journal  Cancer Research- uns dos mais prestigiado da área- publicou uma pesquisa que aponta o uso do zika vírus como um potencial tratamento para câncer que atingem as células do sistema nervoso central.

A pesquisa está sendo realizada pelo Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (USP), segundo o artigo o zika vírus tem uma muita afinidade com o cérebro de recém nascidos, caso a gestante esteja infectada com o vírus, pode ocorrer que no início da fecundação o zika vírus infecte as células células tronco responsáveis pela formação do  sistema nervoso do bebê, aumentando o potencial destrutivo do vírus e causando danos cerebrais graves como microcefalia. No caso das células tumorais, algumas possuem suas próprias células-tronco, que fazem os tumores se multipliquem e se espalharem pelo organismo. Os pesquisadores observaram semelhanças entre as células-tronco tumorais presentes no sistema nervoso com as células neurais saudáveis, e resolveram  investigar se o zika vírus seria capaz de infectar as células de câncer da mesma forma que infectam as células neurais saudáveis.

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Mosquito Aedes aegypti, que transmite dengue, zika e chikungunya

Fonte: Pref. de Pontal do Paraná/PR

Primeiramente foi realizado um estudo in vitro em diferentes tipos de células tumorais como células de câncer de mama, próstata e intestino, além de células tumorais do sistema nervoso central. Os pesquisadores notaram que o zika vírus apenas infecta as células tumorais  do sistema nervoso central.  O próximo passo foi infectar com o zika vírus células saudáveis do sistema nervoso e células tumorais do mesmo sistema. Nessa etapa os pesquisadores observaram que zika possui uma afinidade maior pelas tumorais, o que torna o resultado bastante animador, visto que o intuito da pesquisa e destruir as células de câncer presente no sistema nervoso central. Por último, foi realizado um ensaio in vivo, onde foi avaliado o efeito do zika vírus em animais. O câncer regrediu presente nos ratos que foram infectados zika vírus. Em  alguns casos, de ratos em estado de metástases (onde a doença acaba se espalhando para diferentes órgãos) as células pararam de se espalhar, estagnado o câncer. Outro fator positivo foi que os ratos tratados não apresentaram efeitos colaterais ao tratamento com o zika vírus.

Apesar dos ensaios em ratos serem promissores, os pesquisadores alertam que ainda é cedo para afirmar o zika teria o mesmo benefício em humanos. Além disso, embora 80% dos casos dos humanos infectados pelo vírus não apresentem sintomas, ele pode ser perigoso para gestantes. Para minimizar riscos  os cientistas estudam possíveis alterações no código genético do vírus para potencializar seu efeito e reduzir ao máximo seus possíveis danos e assim ter um tratamento eficaz para o tratamento do câncer presente do sistema nervoso central, uns dos mais difíceis de serem tratados.

 

Referências:

Zika Virus Selectively Kills Aggressive Human Embryonal CNS Tumor Cells In Vitro and In Vivo:  http://cancerres.aacrjournals.org/content/78/12/3363

https://ciencia.estadao.com.br/noticias/geral,cientistas-da-usp-mostram-que-virus-da-zika-pode-ser-usado-para-eliminar-cancer-cerebral,70002285012

 

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O que são lipossomas e como eles podem auxiliar no combate de doenças

Lipossomas são vesículas nanométricas (cerca de 100 nanômetros) constituídas de uma ou mais bicamadas fosfolipídicas (lipídios com uma cabeça polar- que tem afinidade com compostos aquosos e uma cauda apolar- Possuem afinidades com compostos lipídicos) orientadas concentricamente em torno de um compartimento aquoso.  Por possuírem características muito parecidas com a membrana celular são comumente utilizados como carreadores de fármacos, biomoléculas ou material genético (RNA e DNA).

Apesar de a indústria farmacêutica ter obtido ao longo dos anos sucesso na descoberta de novos fármacos e suas aplicações, principalmente fármacos que combate o câncer, muito dos medicamentos utilizados na terapia antitumoral podem possuir efeitos tóxicos, resultando na citotoxidade para as células normais. Isso se deve que parte das células cancerígenas têm características muito comuns com as células normais, das quais foram originadas. Deste modo, torna-se difícil encontrar um alvo único contra o qual os fármacos possam ser direcionados.

Uma estratégia é o uso de lipossomas como carreadores de fármacos. Os carreadores lipossômicos têm sido aceitos clinicamente no tratamento do câncer, visto que eles alteram a farmacocinética e biodistribuição do fármaco no organismo. Os lipossomas ainda podem ser modificados para atacar somente as células tumorais, uma estratégia é a da inserção de folatos. As células tumorais possuem mais receptores de folatos que as células “normais”, isso auxilia a direcionar os lipossomas apenas para as células de câncer. Tornando o tratamento mais efetivo e diminuindo o dano ao organismo.

 

Além disso, os lipossomas podem ser utilizados na indústria de alimentos, como carreadores de antioxidantes, um exemplo é o beta caroteno. O beta caroteno é um carotenoide rico em vitamina A, seu uso em alimentos é extremamente complicado, visto que ele é altamente sensível à luz e temperatura. Nesse caso, o lipossoma age como uma “barreira” que protege a vitamina evitando a sua degradação.

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Representação gráfica da estrutura de um lipossoma com as suas biocamadas lipídica.Créditos: Jornal On-Line da Universidade de Évora (UELine).

Devido à sua versatilidade em incorporar tanto compostos hidrofílicos e lipofílicos, os lipossomas são potentes carreadores tanto na indústria farmacêutica como na indústria de alimentos. Aumentando assim a eficácia aos tratamentos e a biodisponibilidade de certas vitaminas.

Referências

VITOR, M.T et al. Cationic liposomes produced via ethanol injection method for dendritic cell therapy. Journal of liposome research 27 (4), 249-263 .2017.

MICHELON et al. Structural characterization of β-carotene-incorporated nanovesicles produced with non-purified phospholipids. Food Research International 79, 95-105 2016

LG de La Torre, SC de Pinho .Lipid matrices for nanoencapsulation in food: liposomes and lipid nanoparticles. Food nanoscience and nanotechnology, 99-143 .2015

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Micropartículas: A pequena arma no tratamento de doenças

Hoje em dia, combatemos diversas doenças utilizando vacinas e administração de fármaco via intravenosa. No entanto o problema desse método é a liberação do fármaco no corpo humano. Geralmente a liberação é realizada sem controle, sendo muitas vezes necessária mais de uma dose para que surja algum efeito no paciente.

Uma alternativa são micropartículas construídas de polímeros biocompatíveis (que possuem afinidade com organismos vivos e não são tóxicos) para auxiliar na entrega de fármacos. Essas micropartículas auxiliam na liberação do fármaco de forma sustentada. Por serem geralmente construídas de géis porosos e não tóxico como: colágeno, alginato ou agarose. Esses materiais são mais facilmente assimiladas pelo organismo humano.

Figura: Ilustração de biomoléculas. Créditos: Phys.org

Mas afinal, como ocorre essa liberação sustentada? Como se trata geralmente de uma matriz porosa, a transferência de massa ocorre nos poros, o que dificulta que a entrega dos fármacos seja liberada toda de uma vez. A liberação ocorre de forma gradual e contínua. Outro fator interessante é que as micropartículas podem ser modificadas para atingir uma célula alvo, por exemplo, células tumorais. É possível modificar a superfície da micropartícula com alguma proteína sinalizadora para aquele tipo específico de célula, tornando a entrega do fármaco mais efetiva.

Segundo a mestranda Bruna Gregatti de Carvalho, que trabalha como a produção de micropartículas de alginato na Universidade Estadual de Campinas, o uso das micropartículas são interessante no aspecto biotecnológico, visto que o paciente não necessita tomar diversas doses do medicamento. Além disso, a cientista explica que as mesmas micropartículas, também podem ser utilizadas na terapia gênica, visto que protege o material genético: “Mesmo o material genéticas estando dentro de uma nanopartícula, as micropartículas podem ser interessante, visto que ela age como mais uma barreira para a entrega do material, dificultando que o material genético seja degradado pelo o organismo humano”.

Em época em que vacinas e tratamentos convencionais estão sendo questionado, tecnologias como essas podem se tornar poderosas ferramentas ao combate de diversas doenças.

 

Referências
TELLECHEA, A. et al. Alginate and DNA gels are suitable delivery systems for diabetic wound healing. Int. J. Low. Extrem. Wounds (2015).
LI, J & MOONEY, D. Designing hydrogels for controlled drug deliver. Nature reviews materials (2016).

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Você sabe o que é Microfluídica? E para que ela serve?

Já pensou que futuramente não haverá mais testes em animais? E, melhor ainda, existirá uma plataforma que permita testes mimetizando alguns órgãos em escala micrométrica.

Essa realidade já existe, trata-se dos dispositivos microfluídicos! Mas opa lá: “O que é mesmo microfluídica?”.

A microfluídica é uma ciência que deriva da hidrodinâmica, ou seja, trabalha com fluxo de fluído de forma constante. Seu grande avanço aconteceu nos anos 90 especialmente pelo grupo Whitesides da Universidade de Harvard (EUA), que começaram os primeiros dispositivos feitos de silicone para o uso biológico. Anteriormente, os dispositivos microfluídicos eram construídos de papel e de silício. Com o avanço da tecnologia, diferentes técnicas foram aplicadas para desenvolver dispositivos mais robustos, com diferentes funções, tamanhos e geometrias. O uso de materiais biocompatíveis e transparentes facilitam a visualização em microscopia e dessa forma, torna os dados obtidos nos dispositivos mais confiáveis.

Outro fator favorável a essa técnica é devido às suas proporções muito pequenas, resultando em um baixo consumo de reagentes. Isso é importante quando um teste tem um custo de reagente ou fármaco muito elevado. Por exemplo: Quando um novo fármaco está sendo desenvolvido ele passa por 3 fases:

Fase 1 – Testes in vitro, no qual o fármaco de interesse é testado em células em placas.

Fase 2 – Testes in vivo: Essa parte é dividida em testes em animais primeiro após testes em humanos, com diferentes grupos controle.

Fase 3 – Perante os resultados apresentados, o fármaco poderá comercializado.

No entanto, cerca de 1/3 desses fármacos falham na primeira fase, consumindo muitos reagentes e produtos. É na fase 1 que o uso de dispositivos com escala micrométrica são úteis pois, além do baixo consumo de amostras, também podem mimetizar ambientes próximos ao encontrado ao corpo humano, diferentes os apresentando em placas.

Com esse intuito surgiram os chamados organ on a chip (órgão em um chip). São chips que mimetizam um órgão (coração, pulmão, pele) com algumas funções similares aos órgãos humanos. Dessa forma auxiliam os pesquisadores a estudar o funcionamento de uma determinada doença, ou mesmo qual a concentração de fármaco mais recomendada para aquele tipo específico de órgão e/ou células.

O Wyss Institute da Universidade Harvard (USA) criaram um microchip denominado: Lung on a chip. Como o nome em inglês indica, trata-se de um microdispositivo que mimetiza um pulmão. Neste trabalho os cientistas criaram uma plataforma que permite trabalhar com co-culturas de células (mais de um tipo de células) em um sistema de fluxo contínuo mimetizando o sistema de circulação, além de um sistema de membranas semipermeáveis e de um sistema de pressão responsável pela contração dessa membrana imitando assim um sistema respiratório. Segundo os autores a ideia do desenvolvimento desse chip é possibilitar o estudo de edema pulmonar e compreender o mecanismo dessa doença para assim, indicar um tratamento especializado. Dados disponíveis pelo DATASUS permitem fazer análise apenas para edema agudo de pulmão, que em 2002 teve 21.553 internações, com taxa de óbito (número de internações sobre o número de óbitos) de 17,30; em 2007, foram 20.405 casos com aumento da taxa de óbito para 19,2. Nesse contexto, o uso de uma plataforma que possa simular ambientes próximo ao organismo e com um gasto menor de reagente mostra-se atrativa aos olhos das empresas farmacêuticas.

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Lung on a chip: Microchip que simula um pulmão humano criado pelo grupo de pesquisa Wyss Institute (Harvard). Créditos: Havard/Wyss Institute

Com o avanço e a complexidade desses chips será possível estudar diversas doenças de forma mais concisa e quem sabe futuramente substituir testes em animais. Vamos aguardar os as cenas dos próximos capítulos.

Referências:

Artigo: The origins and the future of microfluidics– George M Whitsides- Review: Nature 442, 368–373 .27 July 2006.DOI:10.1038/nature05058

https://wyss.harvard.edu/media-post/lung-on-a-chip/

http://gmwgroup.harvard.edu/research/index.php?page=24

https://www.hospitalsiriolibanes.org.br/sua-saude/Paginas/edema-pulmonar-pode-ser-fatal-deve-ser-tratado-urgencia-.aspx

http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/deftohtm.exe?sih/cnv/piuf.def.

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Projeto em universidade visa trazer mais meninas para as áreas de exatas e tecnologias

É notável que as áreas de exatas e tecnologias sejam praticamente dominadas por homens. Dado a este cenário, um projeto desenvolvido na Universidade de Caxias do Sul (UCS-RS) tem por intuito mudar esse panorama. Intitulado “Engenheiros do Futuro”, o projeto atua no ensino médio de escolas da região, buscando trazer mais jovens para as áreas de exatas, em especial as engenharias. Atuando desde 2007, o projeto possui apoio da Universidade de Caxias do Sul e das agências de fomento MCTIC/FINEP/FNDCT. Dentro desse projeto, uma das vertentes é o subprojeto intitulado Encorajando meninas na ciência e tecnologia. Ele incentiva meninas no ensino médio a escolherem carreiras nas áreas de engenharia, mostrando de forma divertida que a área das exatas não é um bicho de sete cabeças.

Segundo a Professora Valquíria Villa Boas, coordenadora do projeto, “A Engenharia é uma profissão dominada pelos homens. Apesar das diferenças dos números relativos à presença das mulheres em Engenharia nos diferentes países, de modo geral, a caracterização e concepção da Engenharia como uma profissão masculina ainda é senso comum. Nas últimas décadas, o pequeno número de estudantes de Engenharia do sexo feminino, bem como de engenheiras atuantes no mercado de trabalho no mundo, tem sido motivo de debate para os estudiosos que se preocupam com as questões de gênero e com a importância da participação feminina em Ciência e Tecnologia (C&T)”.

No Brasil, o processo de inserção das mulheres nas carreiras científicas e tecnológicas ocorreu nas mesmas proporções que em outros países do mundo, entretanto, durante boa parte do século XX ainda havia um grande preconceito questionando aptas ou até mesmo capacidade intelectual das mulheres para atuarem nas carreiras científicas. Apesar do enorme avanço ocorrido na C&T nas últimas décadas do século XX, neste início de século XXI, e das profundas transformações do status jurídico da mulher e de sua condição social, as carreiras científicas e tecnológicas não passaram a constituir uma prioridade para as estudantes que concluem o ensino médio.

De acordo com o relatório anual da UNESCO, A porcentagem de  mulheres trabalhando em pesquisa e desenvolvimento para o ano de 2014  :

  • 28,8% para o mundo;
  • 39,9% para os Estados Árabes;
  • 39,6% para a Europa Central e Oriental;
  • 47,2% para a Ásia Central;
  • 22,9% para a Ásia Oriental e o Pacífico;
  • 44,7% para a América Latina e o Caribe;
  • 32,2% para a América do Norte e Europa Ocidental;
  • 19,0% para Ásia do Sul e Oeste;
  • 30,4% para África subsaariana.

Apesar de estarmos em 2017, os dados ainda são impactantes, o que mostra a necessidade de incentivar a participação das mulheres nas áreas de exatas e tecnologias.

Segundo a Professora Valquíria Villas Boas há expectativas para a ampliação do projeto a nível nacional para os próximos anos: “Estamos na 8ª edição do Encorajando Meninas em Ciência e Tecnologia, e com certeza temos interesse em continuar a oferecer esta atividade do Programa ENGFUT. E quanto a ampliar o projeto a nível nacional, é uma ambição que pode se concretizar, pois desde dezembro de 2016, eu faço parte da diretoria da Associação Brasileira de Educação em Engenharia (ABENGE) e umas das minhas tarefas junto à ABENGE é promover ações junto a escolas de Educação Básica. Assim sendo, o Encorajando Meninas em Ciência e Tecnologia pode vir a ser uma das atividades a ser disseminada entre as universidades brasileiras. Vale mencionar que em 2013, o CNPq lançou uma chamada pública (MCTI/CNPq/SPM-PR/Petrobras nº 18/2013) intitulada Meninas e Jovens Fazendo Ciências Exatas, Engenharias e Computação. Esta chamada pública permitiu que várias universidades brasileiras propusessem atividades para incentivar meninas a ingressarem em carreiras científicas e tecnológicas.” Contudo, foi observado que ao término do projeto a maioria das universidades brasileiras não deram continuidade atividades. Enquanto isso, o projeto desenvolvido em Caxias do Sul está na sua 8ª. edição anual, e se depender da Professora Valquíria irá perdurar por muitos anos.

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Projeto” Encorajando Meninas na Ciência e Tecnologia”, liderado pela professora Valquíria Villas Boas na Universidade de Caxias do Sul-RS. Fonte: Universidade de Caxias do Sul-Acervo

Dados do projeto

  • 4 Docentes atuantes: Valquíria Villas Boas-coordenadora, Odilon Giovannini, José Arthur Martins e Rejane Rech;
  • Número de escolas atendidas = 29;
  • Números de alunos que passaram pelo projeto (durante os 7 anos) = 320.

Referências:

http://www.ucsminhaescolha.com.br/noticias/122/programa-encorajando-meninas-inicia-oficinas-em-agosto

http://uis.unesco.org/sites/default/files/documents/fs43-women-in-science-2017-en.pdf

http://www.abenge.org.br

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Entenda a nova arma da engenharia genética: CRISPR/Cas9 e a polêmica envolvida

Imagina poder “consertar” doenças genéticas, editando o DNA? O que era um sonho da engenharia genética, hoje é realidade.

Apontado pelos pesquisadores especializados em terapia gênica como o substituto de diversas nanoparticulas para a entrega de gene, o CRISPR/Cas9 permite que genomas sejam modificados com uma precisão nunca antes atingida, além de eficiência. Testes com o CRISPR/Cas9 criaram macacos com mutações programadas e também evitaram infecção do HIV em células humanas. Cientistas chineses já afirmaram que aplicaram a técnica em embriões humanos, e observaram que o CRISPR/Cas9 tem capacidade de curar diversas doenças genéticas, tornando bebês a lá “X-men”. Embora ainda as pesquisas envolvendo o CRISPR/Cas9 estejam em fase de teste, resultados preliminares são apontados como o uma esperança para a entrega efetiva de DNAs específicos para as células.

Mas afinal, como funciona o CRISPR/Cas9?

O CRISPR é na verdade um mecanismo de defesa antigo e natural encontrado em diversas bactérias. Esse mecanismo foi descoberto nos meados dos anos 80’s., quando os cientistas, observando o comportamento de bactérias notaram um padrão diferente em alguns dos seus genomas. Uma sequência de DNA poderia ser repetida diversas vezes, com sequências únicas entre as repetições. Essa configuração foi chamada de Clustered Rgularly Interspeced Short Palindromic Repeats (CRISPR) ou em português “agrupados de curtas repetições palindrômicas regularmente interespaçadas.

Juntamente com esse mecanismo de defesa, há um conjunto de enzimas chamadas Cas9 (proteínas associadas à CRISPR), que podem “cortar” precisamente o DNA e eliminar possíveis vírus invasores. Estrategicamente, os genes que codificam para o Cas9 são sempre os que estão próximos às sequências CRISPR. Em outras palavras a enzima Ca9, devidamente manipulada, cortam as bases nitrogenadas de interesse presentes no DNA. Obtendo DNAs específicos e compatíveis para diversas doenças genéticas, consertando erros presentes no genoma.

E a polêmica?

Como toda a técnica revolucionária, a descoberta envolve muito dinheiro e indicação ao prêmio Nobel, além de briga entre grandes universidades. De um lado, estão duas mulheres: a microbiologista Emmanuelle Charpentier, do Instituto Max Planck de Berlim; e a bioquímica Jennifer Doudna, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, Estados Unidos. Do outro, está Feng Zhang, do Instituto Broad (também dos Estados Unidos), um órgão de pesquisa ligado à Universidade de Harvard e ao MIT . Os três reivindicam a autoria da patente do CRISPR/Cas9.

A primeira publicação do CRISPR\Cas9 foi das pesquisadoras na revista Science em 2012, que inventaram a técnica de “edição do genoma”, um processo que despertou grandes esperanças. No entanto, a publicação falava a apenas da técnica utilizada em organismos procariotos como bactérias. Foi o trabalho de Feng Zhang, que explorou o uso da técnica em organismos eucariotos – células humanas – dando um grande salto na pesquisa. Recentemente, a justiça americana deu parecer favorável a Feng Zhang, afirmando que o trabalho das pesquisadoras era limitado ao organismo simples, enquanto o trabalho de Feng expandiu o uso e a aplicabilidade da técnica.

Independente do parecer é notável que o CRISPR\Cas9 seja talvez uma das grandes descobertas dos anos 2000, inspirando novas pesquisas e avanços na área genômica.

Link para entender melhor o processo do CRISPR\Cas9.

“Genome editing with CRISPR\Cas9”. Youtube. (inglês)

Fontes:

“Chinês ganha batalha por patente de técnica inovadora de edição genética”. Porta de notícias G1.

Nature Special on CRISPR. Nature. (inglês)