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Herton Escobar

O cérebro humano, sem dúvida, é a “máquina biológica” mais incrível já produzida nos 3,5 bilhões de anos de evolução da vida na Terra. Mas ele também tem um tendão de Aquiles: a incapacidade de se regenerar. Fica bem protegido dentro de crânio, mas se der o azar de sofrer uma lesão (seja por trauma ou por doença), o dano é irreversível. O tecido cerebral não tem a capacidade de se regenerar como ocorre com a pele, por exemplo.

Já o pequeno “zebrafish” não tem esse problema. O cérebro desse peixinho de aquário (popularmente conhecido como paulistinha) não é tão articulado como o nosso, por assim dizer, mas tem a capacidade de se regenerar quando sofre uma lesão. A inflamação resultante do trauma, que para nós é um problema, para ele serve como um indutor da formação de novos neurônios, segundo um estudo publicado online hoje pela revista Science. Por meio de uma série de experimentos controlados, os pesquisadores identificaram que a formação de novos neurônios no cérebro lesionado do zebrafish depende de uma interação entre uma proteína chamada Cystlr1 (produzida em grande quantidade no processo inflamatório) e células neuronais de apoio chamadas “células da glia radial”.

O cérebro é do zebrafish, não é nosso. Mas, conhecendo as peças bioquímicas e moleculares desse processo, quem sabe não poderemos um dia reproduzir ou estimular esse mesmo tipo de regeneração no cérebro humano? Imagine só!, o que podemos aprender com um peixinho de aquário.

Para mais informações sobre o zebrafish como modelo animal de pesquisa, veja meu post anterior.

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Abaixo, uma versão expandida da minha reportagem especial publicada hoje no Estadão.

Foto: Epitacio Pessoa/AE

LABORATÓRIO NACIONAL INAUGURA SERVIÇO DE PRODUÇÃO DE ANIMAIS TRANSGÊNICOS

por Herton Escobar / O Estado de S. Paulo

O laboratório do médico José Xavier Neto está cheio de roedores. Cerca de dois mil camundongos ao todo, acomodados em modernas “gaiolas” de plástico transparente, do tamanho de uma caixa de sapatos, com entrada e saída de ar individuais. Por fora, parecem todos iguais. Limpinhos, impecáveis e superativos, correndo de um lado para outro da caixa como personagens curiosos de um desenho animado. Por dentro, porém, há diferenças essenciais entre eles. São animais transgênicos, que tiveram um ou mais de seus genes modificados antes de nascer, para fins de pesquisa.

Inaugurado em setembro de 2010, como parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, o Laboratório de Modificação do Genoma (LMG) – que Xavier coordena – foi criado para prestar um serviço essencial à ciência brasileira: a produção de modelos animais geneticamente modificados. Incluindo peixes e galinhas, mas principalmente camundongos. Uma ferramenta básica para o avanço das pesquisas médicas e biológicas de diversas áreas, mas historicamente muito pouco usada no Brasil.

“Estamos falando de uma tecnologia que existe desde 1981”, ressalta Xavier, referindo-se ao ano em que foram produzidos os primeiros camundongos transgênicos no mundo. Desde então, o genoma do camundongo já foi completamente sequenciado e praticamente todos os seus genes – 95% dos quais são iguais aos do homem – já foram modificados de uma forma ou de outra para a investigação de processos biológicos básicos e aplicados a doenças humanas.

Só o Laboratório Jackson, um dos maiores fornecedores de camundongos transgênicos do mundo, nos EUA, tem um catálogo com mais de 6 mil variedades e vendeu, só no ano passado, mais de 3 milhões de animais para pesquisadores de 56 países.

No Brasil, porém, a “moda” não pegou. O primeiro camundongo transgênico do País só foi produzido em 2000, na Universidade de São Paulo, e mesmo depois disso nunca se estabeleceu um serviço de produção de linhagens capaz de abastecer a ciência nacional. O jeito é importar linhagens prontas (solução cara e burocrática), desenvolver linhagens próprias (inviável para a maioria dos laboratórios) ou limitar-se a fazer pesquisas in vitro (solução mais simples, porém de menor impacto científico). “Definitivamente perdemos o bonde dessa tecnologia”, diz Xavier. “Não só ela não foi incorporada como não se desenvolveu uma cultura de usar esses animais em pesquisa aqui.”

O LMG foi pensado para reverter esse quadro, operando simultaneamente como centro de pesquisa e prestação de serviços, produzindo animais transgênicos customizados para pesquisadores de todo o País. Se um cientista precisa de um animal transgênico, ele faz a encomenda, fornece as especificações, o LMG produz o animal e manda para ele. Tal qual um escritório de engenharia executa um projeto para um arquiteto. Só que a engenharia, neste caso, é genética. E a arquitetura, biológica.

As duas primeiras encomendas – feitas por Lygia Pereira, da Universidade de São Paulo, e Francisco Laurindo, do Instituto do Coração (Incor) – começaram a ser produzidas neste mês.

Antes de abrir o balcão, porém, o LMG já produziu cerca de 50 linhagens de camundongos transgênicos, utilizando 9 genes diferentes, para projetos de pesquisa internos do laboratório. Vários deles, voltados para pesquisas cardíacas, relacionadas ao desenvolvimento e ao funcionamento do coração – herança, em parte, dos 21 anos em que Xavier foi pesquisador do Incor.

Outras 15 linhagens foram importadas do Laboratório Jackson, por US$ 6.500 (cerca de US$ 230 por animal). O Estado presenciou a chegada das últimas quatro, no início do mês: oito camundongos em uma caixa de plástico com comida e água em forma de gel. São animais com um grau a mais de complexidade transgênica. Eles têm uma enzima no organismo que funciona como um interruptor molecular, que permite aos cientistas ligar ou desligar as modificações genéticas onde e quando eles desejarem. Por exemplo: só no tecido cardíaco ou só na fase adulta do animal.

A ideia é cruzar esses bichos com as linhagens customizadas do laboratório, combinando o interruptor já embutido nos pais com os genes que serão embutidos no genoma dos filhos. “O bicho já vem com o interruptor, a gente só acrescenta a lâmpada”, compara Xavier.

Engenharia genética. Para produzir os animais transgênicos, os cientistas injetam em seus embriões pedaços de DNA especialmente montados em laboratório (chamados “construções”), contendo o gene de interesse da pesquisa e uma série de outros códigos genéticos associados ao seu funcionamento.
Seja qual for o método aplicado, a ideia é que essa construção se integre ao genoma do embrião e passe a funcionar como se fosse parte original dele – algo como embutir um software genético no sistema operacional do bicho.

Dependendo do que estiver escrito nesse software, ele pode executar uma série de funções, como inibir a ação de algum outro gene ou ordenar a superexpressão de uma proteína cuja função os cientistas desejam estudar. “O limite é a imaginação do pesquisador”, diz Xavier.

Manipulações que não podem ser feitas em seres humanos. Mas que, pela semelhança genética entre homens e camundongos, têm implicações diretas para o conhecimento da biologia humana e para a cura de doenças.

Por dois dias, a reportagem do Estado acompanhou os procedimentos no LMG. As injeções nos embriões, ainda bolinhas de células microscópicas, são aplicadas com precisão cirúrgica pela pesquisadora Carolina Clemente, utilizando uma agulha de vidro de 0,0005 milímetros de diâmetro – mais fina do que um fio de cabelo –, que ela controla por meio de uma “estação de micromanipulação” – um microscópio acoplado a uma série de joysticks e botões. Um a um, os embriões são “capturados” com uma pipeta de sucção, injetados e separados para incubação, como numa linha de produção.

Quando a solução com o DNA é injetada no embrião, dá para ver a célula “inflando” levemente como um balão. Nos casos em que são injetadas células-tronco geneticamente modificadas, utiliza-se uma agulha de calibre maior, de 0,015 mm. A olho nu, quase não se consegue vê-la. No microscópio, parece um canudo de milk-shake, pelo qual as células deslizam para dentro do embrião como bolas de bilhar numa mesa de sinuca.

O próximo passo é colocar os embriões numa “barriga de aluguel”. As camundongas preferidas para essa tarefa são as da raça swiss, de pedigree suíço, notórias por suas aptidões maternas. A transferência envolve uma microcirurgia, em que os embriões são colocados diretamente na trompa uterina do animal. O veterinário Michel Oliveira, coloca uma camundonga swiss sedada debaixo de uma lupa para a operação. O cuidado com o animal é total. Para compensar o efeito do ar-condicionado, a plataforma da lupa é aquecida, e Oliveira pinga soro fisiológico nos olhos da “paciente” para evitar que eles ressequem.

Ele faz um corte de 1 centímetro logo abaixo da costela e encontra o ovário, deposita os embriões no oviduto e costura o animal. “Agora é torcer para nascer, e para nascer positivo (transgênico)”, afirma Michel.

Sucesso aleatório. Injetar os genes no embrião não garante que o animal nascerá transgênico. Muitas vezes a construção não se integra ao genoma ou se insere nele de maneira não funcional. As taxas de sucesso do LMG estão dentro da média internacional. Na técnica mais usada, de microinjeção pró-nuclear, dois em cada dez filhotes nascidos são transgênicos. “Se o pesquisador der sorte e nascerem seis transgênicos, ele leva os seis. Se nascer um, ele leva um”, explica Xavier.

Se bem que um só não basta. A razão pela qual o laboratório tem 42 linhagens relacionadas a apenas 9 genes é que o ideal é ter várias linhagens com a mesma mutação para ter certeza de que os efeitos são consequência direta do gene e não efeitos colaterais do processo de modificação genética. Isso porque o ponto de inserção do gene é aleatório, e dependendo de onde a construção entrar ela pode interferir com o funcionamento de outras partes do genoma.

“Temos de saber se o que estamos vendo é uma consequência do gene ou da bagunça que causamos no genoma para colocá-lo lá”, diz Xavier. Assim, todos os animais que receberam o mesmo gene têm de apresentar o mesmo resultado, independentemente de onde o gene tenha se infiltrado no genoma.

As ninhadas primogênitas das duas primeiras encomendas são esperadas para outubro. O serviço é gratuito para projetos de pesquisa pública.

“Estamos tentando tirar 30 anos de atraso do Brasil nessa área”, diz Kleber Franchini, diretor do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), do qual o LMG faz parte na estrutura geral do CNPEM.

FOTO: EPITACIO PESSOA/AE

MODELOS ANIMAIS SÃO ESSENCIAIS PARA PESQUISA BIOMÉDICA

“Antes tarde do que nunca”, diz, aliviada, a pesquisadora Lygia Pereira, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP). Doze anos atrás, recém-chegada de um doutorado nos Estados Unidos, ela foi a primeira cientista a produzir um camundongo transgênico no Brasil – vinte anos depois de a tecnologia ter sido inventada nos EUA e na Europa. Hoje, professora titular da universidade, ela comemora a criação do Laboratório de Modificação do Genoma (LMG), em Campinas, e lamenta o fato de poucos pesquisadores no Brasil ainda fazerem uso dessa tecnologia.

“Espero que as pessoas tomem consciência da importância dessa ferramenta e comecem a planejar suas pesquisas de forma mais ambiciosa”, cutuca Lygia. “Se esse serviço do LMG funcionar, e os pesquisadores fizerem uso dele, poderemos dar um salto enorme de qualidade na ciência brasileira.”

O primeiro camundongo transgênico produzido por Lygia, em parceria com Jose Antonio Visintin, da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da USP, tinha um gene defeituoso introduzido em seu DNA para simular a síndrome de Marfan, doença genética que afeta uma em cada cinco mil pessoas.

O animal original, batizado de Christian, já morreu faz tempo, mas seu genoma transgênico continua vivo em seus descendentes, que Lygia até hoje utiliza como modelos para estudar as bases moleculares da doença e testar drogas capazes de minimizar seus efeitos no organismo. Com resultados bastantes promissores.
Seu próximo projeto é ir mais fundo ainda na biologia básica da doença, para entender como a fibrilina (a proteína que é produzida de maneira defeituosa nos portadores de Marfan) atua no desenvolvimento embrionário. Para isso, ela encomendou ao LMG a produção de um camundongo transgênico com os genes da fibrilina totalmente desligados, de modo que o animal não produza nada da proteína.

“A melhor maneira de entender o que um gene faz é retirá-lo do genoma e ver o que acontece”, explica o coordenador do LMG, José Xavier Neto. Imagine, por exemplo, que você queira entender o que faz uma peça de um carro. Uma boa estratégia para isso é retirá-la e ver como o carro funciona sem ela.
Lygia tem competência para produzir o animal ela mesma, mas isso implicaria num desperdício de tempo e recursos do laboratório, que precisariam ser redirecionados para produzir uma ferramenta de pesquisa em vez de fazer pesquisa propriamente dita.

“Criar um animal transgênico não é fazer pesquisa. A pesquisa começa quando o bicho está pronto”, diz. Em vez disso, Lygia forneceu ao LMG uma amostra de células-tronco embrionárias já geneticamente modificadas (que ela mantinha congelada há mais de dez anos), com os genes da fibrilina desligados, e o laboratório de Campinas é que vai produzir os camundongos.

“Eu entrego uma célula e o Xavier me devolve um bicho”, resume Lygia. “Em lugar nenhum mais os pesquisadores fazem seus próprios animais. Não faz sentido cada um ficar reinventando a roda no seu quintal.”

Entraves administrativos. No início, Lygia até tentou montar um serviço de produção de animais transgênicos, mas não conseguiu. Esbarrou na dificuldade de manter mão de obra qualificada e outras amarras administrativas do serviço público, em armadilhas logísticas, biotérios de qualidade limitada e na falta de interesse da comunidade científica.

História bem semelhante à do professor João Bosco Pesquero, do Departamento de Biofísica da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp). “Pai” do camundongo Vítor, o primeiro transgênico produzido no Brasil pela técnica de microinjeção pró-nuclear, em 2002, ele também tentou montar um serviço de produção de animais customizados.

“Fizemos algumas dezenas de modelos, mas ficou por isso mesmo. As dificuldades eram tantas que acabei desistindo”, conta Pesquero. “Hoje você tem funcionário, amanhã não tem mais. Hoje tem dinheiro, amanhã não tem mais. Na academia é tudo muito amador.”

Segundo Kleber Franchini, diretor do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), do qual o LMG faz parte, o modelo administrativo é, justamente, o grande diferencial do laboratório, equipado para realizar todas as etapas de produção dos animais debaixo de um mesmo teto. E com capacidade jurídica e financeira para contratar pesquisadores e técnicos qualificados, com uma proposta de trabalho atraente.

Pesquero também torce para que a iniciativa do LMG dê certo, e diz até que planeja doar alguns de seus equipamentos para o laboratório de Campinas. “Alguém tinha de fazer isso. Esses modelos transgênicos são essenciais para reduzir o tempo e o custo do desenvolvimento de novos medicamentos”, diz. “Simplesmente não se faz pesquisa biomédica de relevância sem eles.”

Pesquero, agora, utiliza cinco modelos de ratos e camundongos transgênicos para estudar a ligação entre obesidade e diabetes – alguns produzidos por ele mesmo, outros importados. “Sem esses animais a pesquisa não existiria”, diz ele. “Ou até existiria, só que num nível de detalhamento muito menor.”

Especificidade. Os animais são chamados “modelos” porque são usados, justamente, para modelar (ou simular) fenômenos que ocorrem no organismo humano. Eles são usados para estudar todo tipo de doença, desde gripe até câncer e Alzheimer, assim como processos básicos de operação do organismo, como aprendizado e formação de memórias. Isso dá aos cientistas a oportunidade de estudar doenças e fenômenos de forma extremamente controlada, com resultados científicos muito mais rápidos, detalhados e relevantes.

“No ser humano, você adequa sua pergunta àquilo que é possível responder com a amostra de pacientes que você tem. Nos modelos animais, você faz a pergunta primeiro e desenha o animal da melhor maneira para respondê-la”, compara Lygia. Para o teste de medicamentos, uma estratégia comum é “humanizar” os animais, inserindo genes humanos em seu DNA para mimetizar as doenças associadas a eles com uma fidelidade ainda maior. “Qualquer droga, antes de ser testada em seres humanos e chegar à prateleira das farmácias, tem de ser testada primeiro em animais”, afirma Pesquero. “Então pegamos o gene alvo da droga e colocamos nos animais. São modelos extremamente específicos.”

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FOTO: www.aquarioepeixes.com.br

MODELOS AQUÁTICOS

Além de camundongos, o Laboratório de Modificação do Genoma (LMG) vai pesquisar e produzir modelos transgênicos um peixe de aquário conhecido no Brasil como “paulistinha”, da espécie Danio rerio. O “zebrafish”, como é chamado em inglês e conhecido por todos os cientistas, é um dos modelos de pesquisa mais usados no mundo, para diversas aplicações. Uma de suas principais vantagens é o fato de seus embriões terem uma membrana transparente, o que permite ao cientistas visualizar em tempo real todos os estágios do desenvolvimento embrionário. Como todos os vertebrados têm muito em comum nesses estágios iniciais do desenvolvimento, o zebrafish, assim como o camundongo, pode nos dizer muito sobre nós mesmos. Com a vantagem de que ele produz 200 ovos por semana e é muito menor do que um camundongo. (Veja abaixo um vídeo com todo o desenvolvimento embrionário do peixe, que dura apenas 24 horas.)

O LMG tem um biotério já montado com aquários suficientes para abrigar alguns milhares de peixes. Apenas alguns dias atrás (18/07), foi inaugurado na Alemanha o European Zebrafish Resource Center, com capacidade para abrigar 400 mil peixinhos em mais de 3 mil tanques. E com cerca de 300 linhagens transgênicas no catálogo.

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    Herton Escobar

    Herton Escobar é repórter do jornal O Estado de S. Paulo desde 2000 e blogueiro desde 2008, especializado em jornalismo científico e ambiental. É formado em jornalismo pela Western Michigan University e foi bolsista do MIT e do Marine Biological Laboratory, nos EUA.

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