Equipa reverte perda de memória em células nervosas do caracol de mar

Método poderá ser aplicado em seres humanos

Publicado em

www.cienciahoje.pt

2013-04-18

Os Aplysia californica são animais que possuem um sistema nervoso simples.

Uma equipa de neurocientistas da The University of Texas Health Science Center at Houston, nos EUA, conseguiu reverter a perda de memória em células cerebrais de animais. O estudo, publicado no «The Journal of Neuroscience», representa um grande passo na abertura de novos tratamentos para pessoas com problemas de perda de memória ligada a distúrbios cerebrais, tais como a doença de Alzheimer.

Em células nervosas do caracol de mar, os cientistas conseguiram compensar a perda de memória treinando-as através da utilização de esquemas de formação. John Byrne, líder do estudo, e os seus colegas, mostraram que existe um aumento significativo na memória de longo prazo em caracóis marinhos saudáveis. Os Aplysia californica são animais que possuiem um sistema nervoso simples, mas têm células com propriedades semelhantes a outras espécies mais avançadas, incluindo os seres humanos.

Outro membro da equipa e coautora da investigação, Yili Zhang, desenvolveu um sofisticado modelo matemático que pode prever quando os processos bioquímicos no cérebro do caracol estão preparados para a aprendizagem.

O modelo é baseado em cinco sessões de treino programadas em intervalos de que variam entre os cinco e os 50 minutos. Podem ser criados dez mil horários diferentes e identificar o cronograma com a aprendizagem ideal. "A questão de acompanhamento lógica era se poderíamos usar a mesma estratégia para superar um deficit na memória. A memória ocorre devido a uma mudança na resistência das ligações entre os neurónios. Em muitas doenças associadas com deficits de memória, essa mudança é bloqueada", segundo explica Byrne.

A equipa simulou um distúrbio do cérebro numa cultura de células, e bloqueou a atividade de um gene que produz uma proteína da memória - resultando na diminuição significativa da força das conexões dos neurónios, responsável pela memória de longo prazo. Para imitar as sessões de treino, as células receberam um produto químico em intervalos prescritos pelo modelo matemático. Após cinco sessões de treino, a força das ligações voltou quase ao normal nas células danificadas.

Segundo Byrne, o método poderá ser aplicado em seres humanos se for possível identificar os mesmos processos bioquímicos.

Japão abre as portas a novo medicamento da Bial para doença de Parkinson

Texto de Andrea Cunha Freitas publicado pelo jornal Público em 18/04/2013.

"É o segundo fármaco criado de raiz em Portugal pela Bial. O Opicapone ainda não está pronto, mas já conquistou como precioso aliado o Japão, o terceiro maior mercado farmacêutico do mundo.

A empresa farmacêutica portuguesa desenvolveu dois fármacos de raiz 

O segundo produto de investigação da empresa farmacêutica portuguesa Bial deverá terminar a fase III de ensaios clínicos – a última – no início de 2014, de forma a cumprir a previsão de entrada no mercado para comercialização em 2015. A molécula, com o nome de código BIA 9-1067, foi patenteada em 2005. Actualmente, o fármaco tem o nome de Opicapone e, segundo a Bial, deverá garantir uma resposta mais eficaz no tratamento como adjuvante para a doença de Parkinson. Ainda antes de concluir o desenvolvimento do produto, a Bial já conquistou o interesse de uma farmacêutica do Japão, que vai agora começar a testar o fármaco na população japonesa e, no futuro, ficará responsável pela comercialização.

 

Não é a primeira vez que a Bial desenvolve um novo medicamento, mas é a primeira vez que conquista uma porta de entrada no mercado farmacêutico do Japão, o terceiro maior a nível mundial (depois dos Estados Unidos e da Europa). O primeiro fármaco desenvolvido pela empresa portuguesa – o acetato de eslicarbazepina, com o nome comercial Zebinix, para o tratamento da epilepsia – está no mercado desde finais de 2009, mas não chegou tão longe.

 

O Opicapone está a ser desenvolvido como terapêutica adjuvante da levodopa, fármaco de maior eficácia e mais usado para tratar a doença de Parkinson. O medicamento da Bial terá de enfrentar concorrência – existem outros adjuvantes no mercado –, mas a empresa acredita que esta solução terapêutica tem vantagens: será capaz de prolongar por mais tempo os efeitos da levodopa e implicará apenas uma toma única diária (ao contrário dos outros produtos que exigem mais do que uma dose diária). Estes adjuvantes são usados nos doentes de Parkinson que, com a evolução da doença, sofrem do fenómeno de wearing off, que consiste na diminuição da duração do efeito da levodopa.

 

A fase III de ensaio clínico deverá chegar ao fim do início do 2014, seguindo-se o registo junto das autoridades regulamentares e a posterior aprovação para introdução no mercado (no caso do Zebinix, este processo burocrático final demorou cerca de um ano). Porém, esta quinta-feira, a Bial divulgou a assinatura de um contrato de licenciamento exclusivo com a empresa japonesa Ono Pharmaceutical para o desenvolvimento e comercialização no Japão deste novo tratamento. A empresa nipónica prevê iniciar brevemente os ensaios clínicos com o Opicapone em japoneses.

 

Sem adiantar mais dados sobre o potencial financeiro deste acordo, a Bial sublinha apenas que o número estimado de doentes de Parkinson no Japão é de cerca de 141 mil (dados de 2011) e o mercado da doença nesse país equivale a cerca de 600 milhões de euros, representando 22% do mercado mundial.

 

“É um momento histórico e significativo para Bial e de grande satisfação para toda a nossa equipa. Fomos capazes de criar e desenvolver um segundo medicamento de investigação própria, confirmando as nossas capacidades científicas e técnicas e criando confiança na sustentabilidade do nosso projecto de I&D”, avalia António Portela, presidente executivo da Bial no comunicado da empresa. O responsável adianta ainda que estão em curso as negociações para encontrar “os parceiros ideais para os EUA e a Europa” neste negócio.

 

A Parkinson é uma doença degenerativa do sistema nervoso central caracterizada por lentidão dos movimentos, tremores, rigidez muscular e alterações posturais. As manifestações clínicas iniciam-se habitualmente a partir dos 50 anos (a idade média de diagnóstico da doença situa-se por volta dos 60 anos), aumentando a incidência com a idade. A prevalência é estimada em 300 por 100.000 habitantes, aumentando de 1/100 acima dos 55-60 anos. Estima-se que existam seis milhões de pessoas com a doença de Parkinson a nível mundial. Em Portugal, as estimativas apontam para a existência de 20 mil doentes."

Volume do cérebro do homem das Flores sugere nanismo das ilhas

Artigo publicado pelo jornal Público em 18/04/2013.

"Nova investigação estima que o cérebro do hobbit tinha 426 centímetros cúbicos e defende que este hominíneo não é da nossa espécie, mas que descendeu do Homo erectus.

O homem das Flores desapareceu há 13.000 anos e os seus fósseis foram descobertos só em 2003

Um novo estudo ao tamanho do cérebro do Homo floresiensis, descoberto na ilha das Flores, na Indonésia, defende que o tamanho deste humano sofreu um processo de nanismo associado à insularidade. O trabalho foi publicado na revista Proceedings of the Royal Society B.

 

O Homo floresiensis tinha cerca de um metro de altura, pesava 25 quilos e terá desaparecido há 13.000 anos. O seu cérebro era anormalmente pequeno, teria um volume semelhante ao de um chimpanzé. Este hominíneo, algumas vezes chamado hobbit – uma referência às pequenas criaturas da famosa trilogia O Senhor dos Anéis –, está no coração de uma controvérsia desde a sua descoberta em 2003. Será que evoluiu a partir de um outro hominíneo ou é um humano moderno, a nossa espécie, com uma deficiência física grave?

 

De acordo com os investigadores japoneses que fizeram um exame tridimensional ao cérebro de um dos fósseis encontrados, o homem das Flores é o resultado de uma evolução local: é um descendente do Homo erectus, que terá progressivamente diminuído de tamanho ao longo das gerações para se adaptar aos recursos pouco abundantes que existiam na ilha.

 

Este fenómeno, chamado nanismo insular, é muito bem conhecido nalguns animais. Os hipopótamos-pigmeus que existiram em Madagáscar são um destes exemplos: eram mais pequenos e tinham um cérebro 30% menor do que o que seria esperado para o seu tamanho.

 

Graças aos restos que se encontraram numa gruta, sabe-se que o homem das Flores caçava e comia elefantes-pigmeus que terão passado pelo mesmo fenómeno evolutivo.

 

“É possível que o Homo erectus de Java tenha migrado para uma ilha isolada e tenha evoluído para o Homo floresiensis devido a um nanismo insular muito forte”, disse Yousuke Kaifu, do Museu Nacional da Natureza e Ciência de Tóquio, um dos autores do artigo.

 

O cérebro deste pequeno homem teria 426 centímetros cúbicos, de acordo com o modelo feito pelos investigadores, menos de metade do que o volume do cérebro do Homo erectus, com 860 centímetros cúbicos. O volume do cérebro do homem moderno ronda os 1300 centímetros cúbicos.

 

Existem várias hipóteses que propõem outras explicações sobre este nanismo exacerbado e sobre a cabeça pequena dos hobbits. Uma hipótese defende que o homem das Flores descende de um hominíneo mais primitivo do que o Homo erectus, como por exemplo o Homo habilis, que tem um cérebro mais reduzido. Mas nunca foi descoberto um fóssil do Homo habilis fora de África.

 

Outros investigadores defendem que a microcefalia apresentada pelo homem das Flores poderá ser ainda causada por um problema neurológico chamado cretinismo, causado por uma alimentação pobre em iodo, que limita o crescimento do cérebro. Mas os críticos desta segunda hipótese argumentam que, se o homem das Flores tivesse este problema, não teria capacidade de fazer fogo ou de caçar."

O genoma descodificado do celacanto mostra um peixe a evoluir lentamente

Texto de Nicolau Ferreira publicado pelo jornal Público em 18/04/2013.

"Passaram-se quase 75 anos desde a sua descoberta em África. Agora uma equipa internacional sequenciou o seu genoma, que abre uma janela até ao passado.

Celacanto com 1,75 metros e 77 quilos, que foi apanhado em 2001 por pescadores quenianos

Há um novo capítulo na história extraordinária de um peixe extraordinário. O genoma de uma das duas espécies vivas de celacantos foi sequenciado e mostra que este peixe com uma longa história continua a evoluir, mas muito lentamente, revela um artigo hoje na revista Nature.

 

"Descobrimos que os genes estão a evoluir bastante mais lentamente do que em qualquer outra espécie de vertebrado", diz Jessica Alföldi, investigadora do Instituto Broad, nos Estados Unidos. A cientista foi uma das autoras do artigo que reuniu o trabalho de 40 institutos em 12 países. Mas as conclusões dizem também respeito à própria evolução dos vertebrados que passaram da água para terra firme.

 

Os celacantos existem há cerca de 400 milhões de anos. Testemunharam a conquista da terra pelos vertebrados, viram a ascensão dos anfíbios e répteis, e já eram velhos quando os dinossauros surgiram há cerca de 230 milhões de anos.

 

Neste peixe, as barbatanas têm osso e carne, e fazem lembrar os membros dos tetrápodes - os vertebrados terrestres, que incluem os humanos. Uma das características essenciais na passagem dos vertebrados aquáticos para os terrestres foi o desenvolvimento de membros capazes de os sustentar em terra firme. Por isso, as barbatanas especiais dos celacantos fizeram deles um potencial antepassado dos tetrápodes, que surgiram há mais de 365 milhões de anos.

 

O primeiro fóssil de um celacanto foi descoberto em 1838. Nos cem anos seguintes, e depois de muitos mais encontrados, fez-se a história de um peixe que teria desaparecido com os dinossauros, há 65 milhões de anos - o fóssil mais recente tinha 70 milhões de anos.

 

Mas, em Dezembro de 1938, numa lota de East London, na África do Sul, encontrou-se um celacanto acabado de pescar. Afinal, não estava extinto. A espécie recebeu o nome Latimeria chalumnae, em homenagem a Marjorie Courtenay-Latimer, do museu daquela cidade sul-africana, que o encontrou na lota. A espécie tornou-se o arquétipo do "fóssil vivo", um termo definido pelo pai da teoria da evolução. Charles Darwin entendia os fósseis vivos como os sobreviventes de um grupo de espécies que, numa dada altura da história da Terra, tinha sido abundante.

 

O aspecto ancestral do celacanto tornou a ideia de fóssil vivo ainda mais visual. Nas décadas seguintes, com a descoberta de cerca de 200 indivíduos, ficou-se a saber que este peixe vivia a algumas centenas de metros de profundidade na região Oeste do Índico, entre Madagáscar e Moçambique. Na década de 1990, outra espécie de celacanto foi encontrada perto da Indonésia.

 

Só agora, passados quase 75 anos, é que os 3000 milhões de letras de ADN dos 48 cromossomas do genoma da Latimeria chalumnae foram sequenciados. O resultado mostrou a evolução lenta. Sabe-se que para os genes Hox, que definem o desenvolvimento do corpo dos vertebrados, as duas espécies de celacanto, separadas há mais de seis milhões de anos, estão a divergir 11 vezes mais devagar do que os genes Hox nos humanos e chimpanzés.

 

"Fala-se muitas vezes de como as espécies mudam ao longo do tempo", diz Kerstin Lindblad-Toh, também do Instituto Broad. "Mas ainda há alguns locais na Terra onde os organismos não têm de mudar. É provável que o celacanto esteja muito especializado neste ambiente extremo, específico e imutável."

 

No entanto, Jessica Alföldi considera que as mudanças, ainda que lentas, põem em causa o estatuto de fóssil vivo. "Não é um fóssil vivo, é um organismo vivo. [O celacanto] não vive numa bolha temporal, vive no nosso mundo e isso torna fascinante descobrir que os seus genes estão a evoluir mais lentamente do que os nossos."

 

Ainda assim, o seu genoma revelou novos dados sobre o nosso próprio passado. A equipa comparou porções de material genético das duas espécies de celacanto com o dos peixes com pulmões, o que os torna potenciais antepassados dos tetrápodes. Os cientistas queriam identificar o grupo mais próximo do animal que veio da água para a terra. Apesar de os celacantos estarem próximos desse antepassado, os peixes pulmonados estão ainda mais perto.

 

O genoma do celacanto serviu ainda para procurar genes que surgiram ou que foram alterados na transição para a terra. A equipa verificou que os tetrápodes ganharam genes que os ajudaram a desenvolver o olfacto. Já em relação aos genes Hox, a comparação com o celacanto permitiu verificar que foram mudando durante a passagem para terra, permitindo a adaptação ao novo ambiente.

 

Chris Amemiya, outro dos autores, do Instituto de Investigação Benaroya, em Seattle, diz que as novidades não acabam aqui: "É o início de muitas análises, em que o celacanto pode ensinar-nos sobre a emergência dos vertebrados terrestres."  "

ADN do tulipeiro está praticamente congelado no tempo

Texto de Nicolau Ferreira publicado pelo jornal Público em 18/04/2013.

"É das mais antigas espécies de árvores com flor. O ADN mitocondrial do tulipeiro foi sequenciado e mostra que quase não sofreu alterações de geração para geração.

O tulipeiro pode atingir mais de 50 metros de altura e viver durante centenas de anos

O tulipeiro é uma árvore enorme com flores grandes que vive nos Estados Unidos. Foi das primeiras plantas com flores, chamadas angiospérmicas. Agora, uma equipa de cientistas analisou o ADN das mitocôndrias e verificou que o ritmo de mutação deste material genético é extremamente vagaroso – 2000 vezes mais lento do que o do humano. Esta árvore leva-nos numa viagem até o início da evolução deste grupo de plantas, refere um artigo publicado nesta semana na revista de acesso livre BMC Biology.

 

O surgimento das flores foi a última grande revolução na história evolutiva das plantas. O antepassado das angiospérmicas terá aparecido há mais de 200 milhões de anos. O registo fóssil mostra que as plantas com flor espalharam-se por todo o mundo durante o período Cretácico, entre os 145 e os 65 milhões de anos, suplantando as florestas de coníferas, feitas de árvores como os pinheiros.

 

O Liriodendron tulipifera, o nome científico do tulipeiro-da-virgínia, ou árvore-do-ponto ou simplesmente tulipeiro, pode atingir mais de 50 metros de altura. O seu habitat natural é no Leste e Centro dos Estados Unidos.

 

Existe um parente próximo, do mesmo género, no Centro e no Sul da China. Há registos fósseis do género Liriodendron também na Europa, mas as glaciações causaram a sua extinção. Em Portugal, o Liriodendron tulipifera pode ser observado no Jardim Botânico da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.

 

Tal como a magnólia, o tulipeiro é uma árvore que se estabeleceu numa altura muito inicial da dispersão das angiospérmicas. Na investigação, de uma equipa de cientistas da Universidade do Indiana e do Arkansas, nos Estados Unidos, sequenciou-se o ADN das mitocôndrias para o caracterizar e avaliar a rapidez com que esta espécie está a evoluir.

 

As mitocôndrias, organelos que existem nas células das plantas, animais, fungos, são as baterias das células, convertendo açúcar em energia. Mas têm um ADN próprio, tal como o núcleo das células.

 

Os resultados da equipa mostram um ADN mitocondrial extremamente conservado no tempo, que pouco mudou desde a altura dos dinossauros. Os investigadores observaram as mutações silenciosas, aquelas que não causam problemas no funcionamento dos genes, e descobriram que, comparadas com as mutações nos humanos, no tulipeiro acontecem 2000 vezes mais devagar. Isto significa que a quantidade de alterações genéticas ocorridas numa única geração de Homo sapiens demora, no tulipeiro, qualquer coisa como 50.000 anos.

 

A sequenciação do ADN revelou muitos genes ancestrais que desapareceram na grande maioria das plantas com flor. “Com base nisto, parece que o genoma tem estado mais ou menos congelado durante milhões e milhões de anos”, explica Jeffrey Palmer, um dos autores do artigo, da Universidade do Indiana.

 

Num artigo de opinião sobre o estudo, Ian Small, da Universidade da Austrália Ocidental, defende que este estudo permite viajar no tempo, recuando mais de 200 milhões de anos, quando as angiospérmicas surgiram. “O genoma ‘fossilizado’ dá-nos algumas pistas importantes sobre como seriam as mitocôndrias quando as plantas com flor apareceram.”  "

Galáxia primitiva é a fábrica mais rápida de estrelas conhecida

Artigo publicado pelo jornal Público em 18/04/2013.

Imagem artística da galáxia HFLS3 

"O telescópio espacial Herschel descobriu uma galáxia com uma capacidade de criação de estrelas de tal ordem que é duas mil vezes mais rápida do que a Via Láctea, a nossa galáxia.

 

A galáxia HFLS3 foi apanhada a produzir estrelas a grande velocidade quando o Universo era muito jovem, nem tinha ainda mil milhões de anos (tem agora 13.700 milhões de anos).

 

“Esta é uma das mais altas taxas de formação de estrelas alguma vez observada nalguma galáxia”, diz um comunicado da Agência Espacial Europeia (ESA), que detém o telescópio Herschel.

 

Já naquela altura inicial do Universo, a HFLS3 tinha uma massa que se aproximava da existente actualmente na Via Láctea, que contém cerca de 140 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Mas, ao fim de 13.000 milhões de anos de evolução do Universo desde o Big Bang, devia ter-se tornado uma galáxia monstruosa.

 

Não foi isso que aconteceu, o que é um enigma, tal como é um enigma a sua presença numa fase inicial do Universo."

Cientistas conseguiram tornar o cérebro transparente para melhor o perscrutar

Texto de Ana Greschenfeld publicado pelo jornal Público em 10/04/2013

"A nova técnica, que tem o sugestivo nome de Clarity (clareza), poderá abrir caminhos absolutamente inéditos ao estudo do cérebro humano.

http://www.publico.pt/n1590836

O cérebro é um órgão opaco. E para estudar em pormenor a sua estrutura era, até aqui, preciso cortá-lo em finíssimas fatias de forma a permitir a passagem da luz dos microscópios. Mas isso quebrava a continuidade dos tecidos e limitava portanto a visão global das interacções entre as diversas estruturas cerebrais. Agora, graças ao trabalho de cientistas da Universidade de Stanford (EUA), descrito online na revista Nature nesta quarta-feira, poderá tornar-se possível visualizar o cérebro intacto em todo o seu esplendor.

 

O que torna o cérebro opaco são principalmente as gorduras (os lípidos) que contém. Para além de serem um ingrediente fundamental de todas as membranas celulares, os lípidos garantem a coesão das complexas estruturas e subestruturas neuronais, mantendo também no seu sítio os feixes de fibras nervosas que as ligam entre si. Tirem-se os lípidos, e o órgão simplesmente desmorona-se, explica em comunicado a Universidade de Stanford.

 

Ou talvez não. Karl Deisseroth e os seus colegas desenvolveram um gel sintético transparente que impede a desintegração, na ausência dos lípidos, do tecido cerebral. Retiraram os lípidos e os cérebros assim tratados de ratinhos ficaram intactos – e transparentes.

 

Deisseroth já era conhecido como pioneiro das técnicas de optogenética, que permitem introduzir genes nos neurónios para conseguir “ligar” e “desligar” essas células à vontade utilizando feixes de luz. A optogenética é hoje utilizada com grande sucesso pelos neurocientistas no mundo inteiro.

Quanto à nova técnica, permitiu obter imagens ao microscópio com uma resolução sem precedente de cérebros inteiros. E testes realizados num cérebro humano conservado no formol permitem esperar que o método também possa servir para pôr esse nosso mais complexo órgão “a nu”, para estudar o seu funcionamento e as suas doenças.

 

Os cientistas substituíram portanto os lípidos do cérebro por um gel inicialmente líquido. Coloca-se o cérebro de molho na solução e passados uns tempos aquece-se ligeiramente. O gel solidifica – e como não se liga aos lípidos, estes podem então ser evacuados rapidamente por electroforese (técnica que permite a separação das moléculas graças a um campo eléctrico). “O que resta”, diz o mesmo comunicado, “é um cérebro 3D transparente com todas as suas estruturas importantes – neurónios, axónios e dendrites [as extensões dos neurónios], sinapses [os pontos de passagem do impulso nervoso entre neurónios], proteínas, ácidos nucleicos [o material genético] e por aí fora – intactos e cada um no seu lugar.”

 

Diz Deisseroth: “O estudo de sistemas intactos com este nível de resolução molecular e de alcance global – o facto de conseguir ver os pormenores finos e ter uma visão de conjunto ao mesmo tempo – tem sido um enorme desafio para a biologia. O Clarity permite-nos aproximarmo-nos da solução.”

 

Mas as vantagens não acabam aí: como o gel é poroso, a técnica (já agora, Clarity é o acrónimo de clear lipid-exchanged anatomically rigid imaging/immunostaining-compatible tissue hydrogel) também torna o órgão “gelificado” permeável às substâncias químicas. Os cientistas demonstraram assim, em ratinhos, que é possível introduzir anticorpos para tornar fluorescentes estruturas cerebrais específicas. E mais: esses anticorpos também podem ser facilmente retirados, deixando o órgão pronto para novos testes – uma operação que pode ser repetida múltiplas vezes.

 

Numa outra experiência, a equipa analisou cérebros humanos (entre os quais o de um rapaz de sete anos que sofria de autismo) que tinham sido conservados no formol durante anos. E, apesar do endurecimento dos tecidos que isso acarreta, foi possível submeter esses cérebros ao mesmo tratamento e visualizar as fibras nervosas e os neurónios. Um vídeo da Nature resume os resultados.

 

“Este feito de engenharia química promete transformar a maneira como estudamos a anatomia do cérebro e as alterações provocadas pela doença”, diz Tom Insel, director do NIMH (Instituto Nacional de Saúde Mental norte-americano), num comunicado daquela agência governamental, que financiou a investigação. “A partir de agora, o estudo em profundidade do nosso mais importante órgão tridimensional já não será limitado por métodos bidimensionais.” "