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Conheça o curioso ornitorrinco e o primeiro teste clínico com células-tronco “especiais” produzidas em laboratório

ciencia em 5

Primeiro teste clínico com células-tronco “especiais” produzidas em laboratório

Já ouviu falar das células iPS?

As células chamadas de iPS consistem em células provenientes de regiões de fácil acesso no organismo humano, como por exemplo, células da pele, ou mesmo da própria urina, e que passaram por modificações em laboratório e se transformaram em células-tronco “embrionárias” – aquelas células capazes de originar quaisquer outras células do nosso organismo. Estas células estão sendo intensamente estudadas ao redor do mundo, e em setembro de 2014, pela primeira vez, foi iniciado um teste clínico em uma mulher com degeneração macular da retina causada pela idade.

Masayo Takahashi

Masayo Takahashi é a primeira médica/cientista a injetar células-tronco induzidas à pluripotência em um paciente.

No final do ano passado, a ciência deu um grande passo no campo das células-tronco “modernas”, chamadas de iPS, ou IPCs – Induced Pluripotent Stem Cells, que traduzindo para o português, seria “células-tronco pluripotentes induzidas” ou “células-tronco induzidas à pluripotência”.

A geração destas células foi descoberta pelo cientista Shinya Yamanaka e seu aluno de doutorado, Kazutohi Takahashi, que em 2006 conseguiram transformar uma célula da pele de camundongos, em células-tronco embrionárias, ou algo muito parecido com as células-tronco embrionárias. Já em 2007, estes mesmos cientistas e outros colaboradores conseguiram realizar o mesmo feito em seres humanos, e isto rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina à Yamanaka, que dividiu com John Gurdon (pioneiro na pesquisa de transplante nuclear e clonagem) no ano de 2012.

A grande vantagem no uso destas células, é que elas comportam-se como as células-tronco embrionárias, e não se faz necessário o uso de nenhum embrião humano para este propósito, descartando os problemas éticos. Ademais, pelo fato destas células serem modificadas a partir de células do próprio paciente, outro problema comum em transplantes é evitado ou, pelo menos, diminuído: a rejeição de transplante.

O estudo com as células iPS cresceu de uma forma impressionante, e agora, pela primeira vez na história da ciência, estas células foram utilizadas em um paciente humano. Este “fardo” de responsabilidade clínica e científica decai sobre a oftalmologista japonesa Masayo Takahashi.

Masayo Takahashi

Masayo Takahashi é a primeira médica/cientista a injetar células-tronco induzidas à pluripotência em um paciente.

A degeneração macular cria vasos sanguíneos no olho que desestabiliza a retina e pode levar à cegueira, diminuindo gradativamente a percepção da luz. O que Takahashi fez foi remover algumas células da pele da paciente e “reprogramá-las” para um estágio de pluripotência (conferir no quadro abaixo), ou seja, tornar as células da pele, células-tronco, e então produzir células do pigmento da retina a partir destas células-tronco, através de uma indução em laboratório. Após estas células crescerem em camadas finas, Takahashi as transplantou no olho deficiente da paciente de 70 anos.

A paciente passou pela cirurgia sem complicações e, cabe ressaltar aqui, que inúmeros testes de controle foram realizados em macacos e camundongos, não observando rejeição ou formação de tumores. Agora nos resta aguardar ansiosamente o resultado deste ensaio clínico, que, se der certo, promete mudar o tratamento de doenças que afetam a vida de tantos seres humanos, mas, em contrapartida, se o procedimento não acabar bem, a dificuldade em progredir neste ramo de pesquisa certamente irá aumentar.

O que são células-tronco?

Em uma definição simples, podemos dizer que células-tronco são unidades naturais de geração embrionária e regeneração adulta, segundo Irvine Weissman. As células-tronco possuem duas características principais:

• Autorrenovação celular, ou seja, a capacidade da células-tronco se dividir em duas células-filhas, e estas células-filhas serem exatamente idênticas à célula-tronco que a originou. Esta capacidade é, em termos, ilimitada.

• Diferenciação celular, ou seja, a capacidade da célula-tronco de originar um outro tipo celular. A célula-tronco se divide e as células-filhas produzidas a partir dessa célula-tronco tornam-se mais diferentes, comprometidas para se tornar (diferenciar) um outro tipo de célula.

Então agora sabemos, ou relembramos, que as células-tronco são células geradoras de outras células. Entretanto, a “potência” ou capacidade de gerar outras células varia de uma célula-tronco para outra, conforme o estágio do desenvolvimento em que se encontra, e localização no organismo. Confira a seguir.

Quais os tipos de células-tronco?

Classificação quanto à potencialidade:

• Totipotente: Capaz de originar todos os tipos de células, inclusive àquelas extraembrionárias, que formam, por exemplo, a placenta.

• Pluripotente: Capaz de originar quase todos os tipos de células, exceto àquelas que formam os anexos extraembrionários (placenta, âmnio, etc.).

• Multipotente: Capaz de gerar apenas alguns tipos celulares.

Classificação quanto ao tipo:

• Embrionária: Proveniente do embrião, onde dependendo da fase do desenvolvimento embrionário encontra-se células-tronco totipotentes, pluripotentes e/ou multipotentes.

• Adulta: Também denominada de célula-tronco somática ou tecido-específica, representam células-tronco multipotentes, e não, não estão restritas à fase adulta.

• iPS: A novidade da parada, cuja descoberta rendeu o Prêmio Nobel à Yamanka e Gurdon em 2012, são células “normais” do paciente que passam por uma modificação em laboratório, tornando-se células muito semelhantes funcionalmente às células-tronco embrionários.

Neurônios novos todos os dias:

 

Dr. Joseph Altman

Cientista que descobriu a neurogênese, ou seja, a formação de neurônios, no cérebro de mamíferos adultos.

Eis que há muito tempo tem-se propagado que a ideia de que nenhum neurônio pode ser formado em nosso cérebro, na fase adulta. Para quem é da minha época, ou anterior, muito provavelmente aprendeu na escola que nascemos com “x” neurônios, e estes são perdidos, sem retorno ou possibilidade de formação de outros neurônios em nosso cérebro. Mas seria isso verdade?

Se voltarmos um pouco no tempo, veremos que existem evidências convincentes de que novos neurônios são formados no cérebro de mamíferos adultos. Voltemos então ao ano de 1962.

Em 1962, Joseph Altman, pesquisador americano, apresentou à comunidade científica, pela primeira vez, seu trabalho apontando a formação de novos neurônios em cérebros de ratos adultos. Interessantemente, como de praxe na ciência, não era esse o objetivo inicial de sua pesquisa. O que Altman quis estudar foi o papel de astrócitos – células que dão suporte aos neurônios – em lesões no cérebro. Assim, Altman realizou pequenas lesões superficiais no cérebro de ratos adultos e, vejam só, além de encontrar um número elevado de astrócitos na região lesionada, encontrou neurônios novinhos em folha, recém-produzidos no cérebro destes animais. Mas como? Entenda um pouco da metodologia:

Altman injetou timidina radioativa no cérebro dos ratos adultos. O que é, e para que serve?

Vamos com calma. Primeiro devemos saber que 1) a timidina é um constituinte essencial de todas as moléculas de DNA e, 2) sempre que uma célula vai se dividir, a dupla hélice da molécula de DNA se abre e incorpora novos constituintes, inclusive, a timidina. Acontece que a timidina do nosso DNA não é radioativa, e o pesquisador injetou uma timidina radioativa. Por quê? Simples, pelo fato da timidina ser radioativa e, portanto, diferente das moléculas de timidina do organismo do rato, possibilitando então diferenciar uma da outra, pois a timidina radioativa pode ser identificada por análise da radioatividade incorporada (autorradiografia). Agora, pensem comigo: se um neurônio incorpora timidina radioativa, o que foi evidenciado neste trabalho de Altman, significa que ele se dividiu em algum momento após a injeção destas moléculas (porque antes não existiam tais moléculas no organismo animal). Não que haja incorporação de timidina exclusivamente durante a proliferação da célula, mas fiquem com isso em mente por instância. Isso confronta completamente o antigo dogma que dizia que nenhum neurônio é formado ou se divide no cérebro adulto.

Assim, uma vez que Altman verificou a presença de neurônios peculiares com timidina radioativa incorporada, ele chegou à conclusão de que estes são neurônios recém-formados no cérebro dos animais adultos, quebrando, pela primeira vez, o antigo dogma, tão fortemente cravado na ciência.

O que aconteceu depois dessa descoberta?

Simplesmente quase ninguém acreditou! Pois é, os seres humanos, na ciência, continuam sendo seres humanos: apresentam uma barreira incrivelmente forte para mudanças de paradigmas.

O que aconteceu foi que contestaram o trabalho de Altman: alguns refutaram os dados, alegando que a forma do neurônio não era uma forma “ideal” de neurônios, o que é até compreensível, e outros não levaram o trabalho a sério, pois na época Altman era “apenas” um pós-doutorando, e não um pesquisador com laboratório e linha de pesquisa estabelecida.

E o que se sucedeu?

Altman focou suas pesquisas nestas células que, ao que tudo indicava eram neurônios, e nos anos seguintes, publicou vastos trabalhos evidenciando ainda mais a neurogênese em mamíferos adultos. A maioria dos seus trabalhos foram publicados na década de 60, e outros trabalhos surgiram nas décadas de 70 e 80 comprovando os achados de Altman, com técnicas mais sofisticadas. Ainda assim a propensão na refutação da neurogênese era muito grande, até que, por fim, entramos na década de 90… Nesta época, Fred Gage, meu ídolo científico, associou duas técnicas que acabaram de vez com o dogma da neurogênese, que perdurou por quase meio século. Gage injetou BrdU, uma molécula que é diferente, mas desempenha essencialmente a mesma função que a timidina e, como ela, é incorporado no DNA da célula em divisão. Mas, há uma novidade… o método de detecção da molécula de BrdU é diferente da timidina radioativa. Aqui, identifica-se o BrdU através de uma técnica chamada de imunofluorescência, e que tem o grande aval de possibilitar a identificação concomitante de proteínas que são produzidas especificamente e exclusivamente em neurônios. Ou seja, identifica-se que a célula se dividiu, e que esta célula que se dividiu consiste agora em um neurônio! Dogma rompido, assunto encerrado, Gage wins 🙂

Brincadeiras à parte, ainda na década de 90, Gage apresentou pela primeira vez uma pesquisa evidenciando a neurogênese no cérebro de humanos adultos (1998), e nesta altura, todos se convencerem de que a neurogênese adulta é uma realidade, e este fato foi amplamente aceito pela comunidade científica.

Dupla hélice do DNA aberta para replicação e divisão celular

Dupla hélice do DNA aberta para replicação e divisão celular. Neste estágio, o DNA incorpora timidina, quer seja aquelas do próprio organismo, ou aquelas radioativas injetadas em ratos. Alternativamente, ao invés de timidina radioativa, poderia ser injetado BrdU, que agiria da mesma forma que a timidina radioativa, porém possibilitaria a realização de técnicas concomitantes adicionais.

 

Ornitorrinco: mamífero com características de aves e répteis.

 

O ornitorrinco é um animal muito curioso. Pertencente ao grupo dos mamíferos, ele apresenta pelos, característica exclusiva dos mamíferos, mas, por outro lado, possui bico e pés de pato, características comuns do grupo das aves, além de botar ovos, assim como as aves e os répteis.

Map. Platypus Range.

O ornitorrinco é um animal aquático e endêmico do Sul do Pacífico, ou seja, encontrado  exclusivamente nesta região, mais especificamente na Austrália, Tasmânia e Nova Guiné.  Com o auxílio de seu bico e “pés de pato”, juntamente com uma pele impermeável e uma  cauda achatada horizontalmente, o ornitorrinco nada em rios e lagos ao leste da Austrália.

Os ornitorrincos fêmeas botam seus ovos e acondiciona-os em um ninho, lembrando novamente os pássaros. Embora elas produzam leite (característica exclusiva dos mamíferos), diferentemente da maioria dos mamíferos, os ornitorrincos fêmeas não possuem mamilos, sendo o leite distribuído aos filhotes através dos pelos da mamãe ornitorrinco.

Os ornitorrincos machos apresentam um esporão na perna traseira, capaz de injetar um veneno mortal para pequenos animais, e extremamente doloroso em seres humanos, por exemplo. Devido a esta característica, podemos denominar os ornitorrincos machos como venenosos e peçonhentos.

Ornitorrinco bebê. Ovos de ornitorrinco e de outras espécies (aves) em um ninho, onde é possível observar um ornitorrinco deixando seu ovo.

Ornitorrinco bebê. Ovos de ornitorrinco e de outras espécies (aves) em um ninho, onde é possível observar um ornitorrinco deixando seu ovo.

Esporão venenoso. Representação da glândula de veneno dos ornitorrincos machos, e seu esporão responsável pela inoculação.

Esporão venenoso. Representação da glândula de veneno dos ornitorrincos machos, e seu esporão responsável pela inoculação.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E não para por aqui, ainda tem mais!

A separação da saída do alimento absorvido (urina/ácido úrico/ amônia), através da genitália masculina/feminina, e do alimento não-absorvido (fezes), através do ânus, foi um advento do grupo dos mamíferos, sendo raramente encontrado em outros grupos, tais como nos peixes ósseos.

Nos demais animais, a saída dos subprodutos na excreção, ou seja, do alimento absorvido e processado pelo organismo, quer seja através da urina, ácido úrico ou amônia (depende do grupo animal), dá-se pelo mesmo canal de saída do alimento não-absorvido e secreções intestinais (fezes), bem como o canal de saída para o esperma e para os ovos: a cloaca. Assim como a maioria dos grupos animais, e diferentemente do grupo dos mamíferos, os ornitorrincos possuem uma cloaca, e não um ânus. Aliás, justamente por isso pertencem ao grupo dos monotremadosMono = um, tremata = buraco, referindo-se à cloaca.

De fato, o ornitorrinco não é o único mamífero que bota ovos e que apresenta cloaca. Juntamente com os ornitorrincos, no mesmo grupo de monotremados, encontram-se a équidna, outro animal também muito curioso. Interessantemente, os ornitorrincos lembram muito o Pokémon Psyduck. Seria a criação do Pokémon Psyduck baseada em um ornitorrinco?

Apesar das características peculiares dos ornitorrincos, existe um bom consenso de que o mesmo seja classificado como um mamífero, dada a presença de pelos, glândula mamária, circulação e esqueleto característicos, dentre outras exclusividades do grupo dos mamíferos.

Semelhança entre ornitorrinco e Pokémon Psyduck. Mera coincidência???

Semelhança entre ornitorrinco e Pokémon Psyduck. Mera coincidência???

Taxonomia

Nós, biólogos, gostamos de classificar os animais, agrupando-os em grupos. Existe, inclusive, uma área de estudo para isso: a taxonomia, e os profissionais que se dedicam a esta área, chamamos de taxonomistas. Eles olham a forma dos animais, funções biológicas em comum, semelhança no DNA, entre vários outros critérios, e separam os animais em grupos. Mas se falamos de Ornitorrinco, por quê mencionar a tal da taxonomia?

Na realidade, quero deixar este adendo porque falei no texto várias vezes em mamíferos, grupo este a qual nós, humanos, pertencemos, assim como cães, gatos, ursos, morcegos, baleias, golfinhos (sim, baleias e golfinhos não são peixes) e, vejam só, os ornitorrincos. Acontece que não é tão fácil de classificar os benditos ornitorrincos…. Vimos nesta matéria o porquê!

Fontes:
http://biologybiozine.com/the-curious-case-of-the-platypus/96
http://www.nytimes.com/2008/05/08/science/08platypus.html?partner=rssnyt&_r=0
http://animals.nationalgeographic.com/animals/mammals/platypus/
http://www.nature.com/news/next-generation-stem-cells-cleared-for-human-trial-1.15897http://www.nature.com/news/japanese-woman-is-first-recipient-of-next-generation-stem-cells-1.15915http://www.nature.com/news/japan-stem-cell-trial-stirs-envy-1.15935
ALTMAN, J. Are new neurons formed in the brains of adult mammals? Science, v. 135, p. 1127-1128, n. 3509, mar. 1962.
ERIKSSON, PS. et al. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med, v. 4, n. 11, p. 1313-1317, nov. 1998.
GOULD, E. et al. Neurogenesis in the neocortex of adult primates. Science, v. 286, n. 5439, p. 548-552, out. 1999.

Autor: Cainã Max Couto da Silva – Biólogo, pesquisador e fundador do Canal Biociências.
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E-mail: cainasilva@bastidoresdainformacao.com.br