As ciências biomédicas progrediram a uma velocidade vertiginosa nas últimas décadas. Isso torna difícil até mesmo para os especialistas acompanhar os novos desenvolvimentos. Para o público em geral, isso pode criar um sentimento de confusão, pois não é incomum para o cidadão comum estar imerso em um turbilhão informativo de promessas científicas cada vez mais surpreendentes (e quase sempre não cumpridas). No entanto, acredito que nossa sociedade precisa de “pessoas comuns” para serem devidamente informadas sobre o progresso científico em todas as áreas da ciência experimental.

É por isso que venho oferecendo minha própria visão dos novos avanços da biomedicina neste blog. Nos parágrafos a seguir, portanto, ofereço alguns exemplos particularmente relevantes do que a pesquisa biomédica trouxe nesses primeiros anos do século XXI.

Genomas para todos

Após um extraordinário esforço organizacional, de pesquisa, tecnológico e logístico que durou doze anos, em 2001 o Projeto Genoma Humano nos deu a seqüência das três bilhões de letras que compõem o nosso genoma, o código de instruções que permite que um ser humano se construa. Tendo acabado de comemorar dez anos desse marco, é preciso admitir que poucos pacientes se beneficiaram diretamente dos remedios para alergia na forma de tratamentos eficazes. Independentemente de quaisquer exageros que possam ter sido feitos na época, a análise do que aconteceu durante esses dez anos pode ser muito ilustrativa da lacuna entre a compreensão pública da ciência e o que realmente está na mente dos pesquisadores.

Um dos primeiros desafios que a ciência biomédica teve de enfrentar após a leitura do genoma humano foi identificar as variantes que tornam cada indivíduo de nossa espécie único, com uma predisposição biológica à doença única e diferente de qualquer outra pessoa. Os esforços para atingir esse objetivo têm sido amplamente malsucedidos porque as variantes genéticas identificadas até agora, associadas a doenças comuns como diabetes ou doenças cardiovasculares, são variantes relativamente comuns em populações humanas. Isso torna baixa a probabilidade de sofrer uma doença, quando se é portador da variante “risco”; portanto, sua utilidade preditiva no campo médico é muito limitada.

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Essa situação está mudando radicalmente graças aos desenvolvimentos tecnológicos pelos quais a leitura do genoma passou nos últimos cinco anos. Várias plataformas desenvolvidas por empresas de biotecnologia agora são capazes de ler um genoma bacteriano em horas e um genoma humano em dias. Os cientistas estão esperançosos de que esta nova enxurrada de dados irá, desta vez, melhorar significativamente a prática médica. E isso porque a leitura em massa de genomas individuais, tanto de pessoas saudáveis ​​quanto de pacientes com várias enfermidades, tornará possível encontrar as variantes raras, as menos frequentes, aquelas que estão em pacientes, mas não em indivíduos saudáveis. Cada uma dessas variantes dará ao seu portador um risco moderado ou alto de desenvolver uma doença específica, e isso transformará a medicina genômica do futuro em uma ciência eminentemente preditiva.

Infelizmente, isso é um bom presságio para um cenário que não está isento de problemas, já que seremos capazes de identificar pessoas com alto risco de sofrer de doenças comuns (neurodegenerativas ou cardiovasculares, por exemplo), mas não teremos as ferramentas para realizar terapêuticas eficazes. intervenções. Essa discrepância terá implicações éticas óbvias que podem levar ao retorno de práticas eugênicas mais ou menos enterradas. O impacto na vida de indivíduos, famílias e sociedades será grande e as consequências difíceis de prever. Porque se a leitura do meu genoma sozinho resultar em uma lista bastante confiável de todas as doenças que sofrerei, a situação gerada será desanimadora: poderei iniciar estratégias para a detecção precoce dessas doenças, poderei mudar para estilos de vida mais saudáveis, poderei preparar a mim e minha família para um possível desfecho fatal. Mas pouco mais.

O fim desta “era das trevas” da medicina genômica deve vir com técnicas de correção genética, para que possamos corrigir todos os defeitos que carregamos em nossos genomas. Para que isso seja possível, a tecnologia terá que ser desenvolvida para permitir que mudanças genéticas específicas sejam feitas em humanos adultos e não nascidos. Esta tecnologia ainda está engatinhando, por isso é urgente investir em pesquisas que a tornem possível o mais rápido possível, para que a lacuna entre a capacidade preditiva e corretiva seja mínima ou inexistente.

Células-tronco

Outro exemplo único de como a pesquisa biomédica no início deste século mudará a vida das pessoas nascidas nas próximas décadas é o da medicina regenerativa. Nos últimos anos, os cientistas demonstraram que é possível reprogramar células adultas e devolvê-las a um estado pluripotente como as células-tronco do embrião. Mas a pesquisa neste campo foi ainda mais longe, alcançando algo que era impensável anos atrás: converter diretamente células de um tipo (pele, por exemplo) em células diferentes (músculo ou cérebro) por meio de manobras genéticas relativamente simples.

“Transdiferenciação”, como esse fenômeno é chamado, é conceitualmente simples. Se eu sofro de uma doença degenerativa devido à morte de algumas células cerebrais, por exemplo, uma possível solução é obter algumas células da minha pele ou sangue, convertê-las em células cerebrais e implantá-las na área danificada para curar a doença; como são minhas próprias células, não há problemas de rejeição imunológica. Nos últimos anos, vários grupos de pesquisa conseguiram converter diretamente células da pele de camundongos e humanos em células formadoras de sangue, células do músculo cardíaco ou células cerebrais, para citar alguns exemplos. As implicações terapêuticas desta nova tecnologia são enormes.

Não é necessário enfatizar que o desenvolvimento dessas tecnologias levará tempo e exigirá o progresso coordenado de vários campos da ciência. Por exemplo, o projeto de novos dispositivos microscópicos que transportam drogas para onde são necessárias, proporcionando liberação sustentada que pode até ser modulada de fora, será essencial para desenvolver estratégias de engenharia genética e celular que corrijam danos genéticos in situ ou desencadeiem a regeneração de órgãos danificados. A engenharia biomédica será, portanto, a ferramenta que permitirá levar os avanços da genética e da biologia celular a milhares de pessoas.

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8 genes necessários para fazer células-tronco em oócitos

Oito genes são suficientes para produzir proteínas que controlam genes capazes de converter células-tronco de camundongo diretamente em células semelhantes a oócitos que amadurecem e podem até ser fertilizadas como óvulos.

Esse achado, publicado na “Nature”, além de fornecer novos conhecimentos sobre os mecanismos de desenvolvimento dos óvulos, pode ser um importante avanço para a medicina reprodutiva, principalmente nas terapias de substituição mitocondrial, em que partes dos óvulos são substituídas para evitar que as mães transmitir doenças relacionadas às mitocôndrias para seus filhos. Armazenados no corpo até que se tornem óvulos prontos para fertilização, os oócitos representam o primeiro passo na criação de uma nova vida humana.

Os oócitos são únicos por causa de sua capacidade de produzir os mais de duzentos tipos de células altamente diferenciados necessários para criar uma pessoa individual, e a chave para essa capacidade é a mistura complexa de substâncias dentro do citoplasma, o fluido que preenche as células.

Os autores da pesquisa escrevem que os oócitos e seu citoplasma são tão extraordinários que substituir o núcleo contendo DNA de um oócito pelo de qualquer outra célula do corpo, um processo denominado transferência nuclear de células somáticas, pode produzir nova vida, como demonstrado por a famosa ovelha Dolly.

Portanto, compreender os processos do oócito e seu desenvolvimento é importante tanto para o avanço da medicina reprodutiva quanto para uma melhor compreensão de como a vida se espalha, mas o conhecimento dos muitos genes que orquestram o desenvolvimento do oócito está longe de ser avançado.

Ao analisar o desenvolvimento de oócitos de camundongos, os pesquisadores liderados por Katsuhiko Hayashi, da Kyushu University (Japão), identificaram oito genes que não são apenas necessários para o crescimento do oócito, mas também podem converter células-tronco de camundongos em células semelhantes a oócitos. Em colaboração com pesquisadores do Instituto RIKEN, o grupo de Hayashi descobriu que tanto as células-tronco embrionárias de camundongo quanto as células-tronco pluripotentes induzidas (iPS), que podem ser criadas a partir de células adultas, são constantemente convertidas em células semelhantes a oócitos quando forçadas a produzir o conjunto de oito fatores de transcrição.

Além disso, quando cultivadas na presença de outras células que geralmente são encontradas ao redor dos oócitos, essas células semelhantes a oócitos desenvolveram estruturas semelhantes aos oócitos maduros, mas com uma estrutura cromossômica anormal. Apesar disso, células maduras semelhantes a oócitos podem ser fertilizadas in vitro e apresentar desenvolvimento precoce, e algumas até progredem para um estágio de oito células.

Embora reconheça que os núcleos modificados dessas células podem não ser viáveis ​​a longo prazo, isso não é um problema para aplicações que requerem principalmente o citoplasma dos oócitos, como estudos de biologia reprodutiva e tratamentos como terapia de substituição mitocondrial.

O citoplasma dos oócitos é um recurso inestimável na biologia reprodutiva e na medicina, e este método pode fornecer uma ferramenta inovadora para a produção de grandes quantidades sem qualquer procedimento invasivo.