Os chips que podem revolucionar a pesquisa médica e diminuir usobonus da betano como funcionaanimaisbonus da betano como funcionalaboratório:bonus da betano como funciona

Kamei constrói seus próprios chipsbonus da betano como funcionalaboratório, usando um cortador a laser e uma impressora 3D. Para operá-los, ele adiciona tecidos celularesbonus da betano como funcionaseis câmaras conectadas a microcanais. Em seguida, conecta microbombas pneumáticas a um controlador para criar um circuito. Isso permite a Kamei e a outros pesquisadores testar a eficácia e os efeitos colateraisbonus da betano como funcionanovos medicamentos, desenvolver a medicina personalizada com base nas célulasbonus da betano como funcionaindivíduos específicos e entender melhor a basebonus da betano como funcionadiversas doenças.

Em um experimento, por exemplo, Kamei e seus colegas colocaram no chip células saudáveis do coração e células cancerosas do fígado. Eles então adicionaram doxorrubicina, uma drogabonus da betano como funcionacombate ao câncer conhecida por causar efeitos colaterais tóxicos no coração, mas cujo mecanismobonus da betano como funcionatoxicidade era desconhecido. Os pesquisadores descobriram que a droga não causou diretamente o dano cardíaco; o subproduto metabolizado pelo fígado o fez.

Abastecimentobonus da betano como funcionacélulas

Tais experimentos requerem um amplo abastecimentobonus da betano como funcionavárias células. Isso não teria sido possível sem o trabalhobonus da betano como funcionaShinya Yamanaka, pesquisadorbonus da betano como funcionacélulas-tronco da Universidadebonus da betano como funcionaKyoto que ganhou o Prêmio Nobelbonus da betano como funcionaFisiologia/Medicinabonus da betano como funciona2012. A honraria foi concedida porbonus da betano como funcionacriação das células-tronco pluripotentes induzidas (iPS, na siglabonus da betano como funcionainglês).

"As células iPS podem se proliferar muitas e muitas vezes fora do corpo, enquanto outros tiposbonus da betano como funcionacélulas-tronco não podem", diz Kamei. "Além disso, as culturas celulares usadas anteriormente eram provenientesbonus da betano como funcionaapenas uma pessoa, o que não era útil para estudar doenças genéticas oubonus da betano como funcionaoutro indivíduo".

Como o próprio nome indica, as células iPS indiferenciadas podem ser induzidas a partirbonus da betano como funcionapraticamente qualquer tipobonus da betano como funcionacélula no corpo. Os genes codificadores - ou "fatores Yamanaka" - reprogramam célulasbonus da betano como funcionaestado embrionário. Elas podem se tornar qualquer tipobonus da betano como funcionacélula, incluindo espermatozoides e óvulos para tratamentosbonus da betano como funcionafertilidade, ou quaisquer outras para testes farmacêuticos.

Como a maioria das tecnologias biomédicas, as células iPS e os chips, como os usados por Kamei, foram criados tendobonus da betano como funcionamente os humanos, não os animais. Mas ambas as tecnologias têm potencialbonus da betano como funcionacontribuir para a conservaçãobonus da betano como funcionaespécies e do bem-estar animal.

As células iPS poderiam ser usadas, por exemplo, para sintetizar carnebonus da betano como funcionalaboratório, aliviando o tratamento desumano dado ao gado e o impacto ao meio ambiente causado pela agricultura; ou para criar produtos a partirbonus da betano como funcionaespécies ameaçadas, satisfazendo a demanda do mercado sem matar animais selvagens. Como nos seres humanos, os chips também abrem uma porta para se estudar e entender melhor a vida selvagem - e, dessa forma, protegê-la.

"Muitos cientistas estão entusiasmados com as possibilidadesbonus da betano como funcionaessas tecnologias serem benéficasbonus da betano como funcionaum contexto mais amplo do que a aplicação médicabonus da betano como funcionahumanos", diz Oliver Ryder, diretorbonus da betano como funcionaconservação genética do Institutobonus da betano como funcionaPesquisa da Conservaçãobonus da betano como funcionaSan Diego (EUA) e sóciobonus da betano como funcionaKamei no projeto "corpobonus da betano como funcionaum chip".

"É muito bom que, dentrobonus da betano como funcionaum contextobonus da betano como funcionainteresses compartilhados, essa pesquisa possa desempenhar um papel importante na conservação dos animais", acrescenta Ryder.

Foi o bem-estar animal, e não a conservação, que originalmente levou Kamei a olhar para além da medicina humana. Enquanto estudava ratosbonus da betano como funcionalaboratório na Universidade da Califórnia,bonus da betano como funcionaLos Angeles, ele simpatizou com os roedores. "Eu me perguntava por que precisávamos usar camundongos para estudar os humanos?", lembra. "Ficava intrigado pensando como poderia ajudar esses animais".

Ele não está sozinho. Testesbonus da betano como funcionaanimais estão saindobonus da betano como funcionamodabonus da betano como funcionaindústrias e universidadesbonus da betano como funcionatodo o mundo. Em 2009, a União Europeia proibiu a prática embonus da betano como funcionaindústriabonus da betano como funcionacosméticos e,bonus da betano como funciona2013, os legisladores ampliaram a norma para incluir todos os cosméticos vendidos na UE, independentementebonus da betano como funcionaonde fossem produzidos.

Chips com tecidos humanos podem reduzir a necessidadebonus da betano como funcionatestesbonus da betano como funcionaanimais - um ganho duplo, já que ratos, coelhos e macacos nem sempre reagem a um medicamento ou produto da mesma maneira que as pessoas. Por causa disso, os chips que imitam o corpo humano, diz Kamei, são considerados "um dos principais candidatos como alternativas a testesbonus da betano como funcionaanimais".

Os humanos, claro, não são as únicas espécies que sofrembonus da betano como funcionadoenças, e as células iPS e as tecnologiasbonus da betano como funcionachip podem acelerar o desenvolvimentobonus da betano como funcionanovos tratamentos médicos para os animais também. Um número significativamente menorbonus da betano como funcionapessoas estuda doençasbonus da betano como funcionaanimaisbonus da betano como funcionacomparação com as humanas, e há menos recursos disponíveis para apoiar esses estudos.

A versatilidade da vida selvagem dificulta ainda mais a criaçãobonus da betano como funcionacuras específicas para doenças. Além disso, as espécies ameaçadas tendem a ser escassas, e as leis muitas vezes proíbem capturá-las, mesmo que isso ajude cientistas a entenderbonus da betano como funcionasaúde e doenças.

"Se pudermos criar órgãosbonus da betano como funcionaanimaisbonus da betano como funcionaextinção, poderemos entender como esses órgãos funcionam e como protegê-losbonus da betano como funcionainfecções", diz Miho Murayama, diretora do Centrobonus da betano como funcionaPesquisa da Vida Selvagem da Universidadebonus da betano como funcionaKyoto. "Isso seria muito útil, porque não podemos experimentar com eles como fazemos com ratos".

Os cientistas que trabalham no Cazaquistão ainda têm dificuldadebonus da betano como funcionaentender por que 200 mil antílopes saiga - 60% da população mundial - repentinamente morrerambonus da betano como funcionauma infecção bacterianabonus da betano como funciona2015. Já pesquisadores da Tasmânia (Austrália) têm trabalhado há anos para tratar uma forma horrível e contagiosabonus da betano como funcionacâncer do rosto que vem ameaçando a sobrevivência dos demônios da Tasmânia. Os gorilas são outro excelente exemplo: eles são notoriamente propensos a ataques cardíacos - mas ninguém sabe por quê, e ninguém foi capazbonus da betano como funcionadar uma solução para tal.

"Se pudermos imitar os ataques cardíacos do gorila dentro do 'corpobonus da betano como funcionaum chip', poderemos identificar que tiposbonus da betano como funcionadrogas e tratamentos poderão ajudá-los", diz Kamei. "Esse tipobonus da betano como funcionateste seria benéfico não apenas para animaisbonus da betano como funcionaextinção, mas também para animaisbonus da betano como funcionaestimação e gado".

Possibilidades infinitas

Oliver Ryder acrescenta que, além dos chips, as células iPS abrem um conjunto aparentemente infinitobonus da betano como funcionapossibilidades para a conservaçãobonus da betano como funcionaespécies. "Se a diversidade genética puder ser estocada e restaurada ao transformarmos as célulasbonus da betano como funcionaanimais ou ao usarmos tecnologias celulares para restaurar a variação genética, haverá menos riscobonus da betano como funcionaextinção", diz ele. "É incrível poder investigar as possibilidades desse tipobonus da betano como funcionatecnologia".

Ryder é um dos coordenadores no mais conhecido desses projetos: um esforço internacional para salvar o rinoceronte branco do norte - uma subespéciebonus da betano como funcionarinoceronte branco reduzida a apenas dois indivíduos vivos no mundo. O plano é usar amostras congeladasbonus da betano como funcionatecidosbonus da betano como funcionaindivíduos mortos para criar células iPS.

As células iPS seriam, porbonus da betano como funcionavez, transformadasbonus da betano como funcionaóvulos e espermatozoides para gerar embriões viáveis e geneticamente diversificados que seriam implantados no rinocerontes brancos do sul. Embora seja um começo ambicioso, Ryder aponta que esta é a única esperançabonus da betano como funcionasalvar a subespécie da extinção. E, independentemente do sucesso do projeto, provavelmente ele abrirá caminho para esforços similares no futuro.

Essa tecnologia, acrescenta Miho Murayama, também pode acelerar nossa compreensão da biologia e da evolução. Murayama e colegas estudam, por exemplo, como os hormônios e os neurotransmissores, como a serotonina, afetam o comportamento animal e como os genes estão por trás do comportamento.

Hoje ela se debruça sobre a análise genômicabonus da betano como funcionaanimais específicos para fazer isso. Mas comparações lado a lado,bonus da betano como funcionatempo real,bonus da betano como funcionacélulas vivas seriam mais eficientes. Os chipsbonus da betano como funcionacélulas iPS feitas a partir da informação genéticabonus da betano como funcionaalgumas das 600 espécies que ela coletou nos últimos anos permitiriam esse trabalho.

"Não temos nem informações básicas sobre muitos animais silvestres", diz Murayama. "Nosso objetivo é conectar dadosbonus da betano como funcionacampo ebonus da betano como funcionalaboratório para entender melhor as espécies".

Os desafios para a realizaçãobonus da betano como funcionatais metas são muitos, no entanto. Entre eles, a fórmula para a criaçãobonus da betano como funcionacélulas iPS diferebonus da betano como funcionaespécie para espécie. O que funciona para um rinoceronte não necessariamente funcionará para um chimpanzé ou uma águia. Além disso, depois que as células iPS são produzidas, o processobonus da betano como funcionadiferenciação para vários tiposbonus da betano como funcionacélulas pode variar por espécie, assim como as condiçõesbonus da betano como funcionacultura necessárias para as células se proliferarem e prosperarem.

Hitomi Tabata e Tomoka Hirayama, estudantes da Escola Hiroo Gakuen,bonus da betano como funcionaTóquio, descobriram isso na pele quando tentaram criar células iPSbonus da betano como funcionaelefantes. As jovens, que vislumbram uma carreira na pesquisa médica, escolheram esses animais porque eles dificilmente desenvolvem câncer e isso abriria possibilidadesbonus da betano como funcionatratamento.

Mas, durante a pesquisa, as alunas se inteiraram sobre a caça ilegalbonus da betano como funcionaelefantes na África. Dezenasbonus da betano como funcionamilharesbonus da betano como funcionaanimais foram abatidos na última década por criminosos atraídos por seus chifresbonus da betano como funcionamarfim. Elas então perceberam que seu projeto voltado para a saúde também poderia dar uma solução para a conservação: cultivar o marfimbonus da betano como funcionalaboratório a partir das células iPS.

"Achávamos que se a diferenciaçãobonus da betano como funcionamarfim fosse bem-sucedida, ajudaria a aumentar a populaçãobonus da betano como funcionaelefantes", afirmou Tabata.

Tabata e Hirayama conseguiram criar células-tronco pluripotentesbonus da betano como funcionacamundongos, mas quando chegou a horabonus da betano como funcionafazê-lo com elefantes, elas se depararam com um problema. As cópias do p53bonus da betano como funcionaelefantes, o gene responsável pela resistência da espécie ao câncer, também tornaram as células dos elefantes resistentes à reprogramação.

"Esse gene funciona resistindo ao ou reduzindo o ciclo celular, o que significa que é mais difícil criar células iPS", explicou a estudante Hirayama. Ainda assim, ela e Tabata planejam continuar tentando inativar o p53 e mudar a forma como introduzem o fator Yamanaka - pelo menos até a formatura,bonus da betano como funcionamarço deste ano, quando elas esperam que alunos iniciantes assumam o projeto.

Kamei concorda que o p53 é um grande obstáculo - mas que, como todos os desafios da ciência, vale a pena tentar superá-lo. "Não estou dizendo que é impossível, mas é quase impossível reprogramar as células do elefante por causa do p53", diz ele. "Se for possível, no entanto, quero fazê-lo".

O projeto mostra, pelo menos, como os "corposbonus da betano como funcionaum chip" podem ajudar a introduzir jovens cientistas na pesquisa genética.

Por enquanto, Kamei criou um modelobonus da betano como funcionaratobonus da betano como funciona"corpobonus da betano como funcionaum chip" e está pertobonus da betano como funcionacriar zebras-de-grevy, cujas células chegaram ao laboratório graças às conexõesbonus da betano como funcionaMurayama com o zoológicobonus da betano como funcionaKyoto. Golfinhos e cavalos são os próximos da lista.

"Cada espécie tem obstáculos, mas todas também trazem temas interessantes para se estudar", continua o pesquisador. "Se minha pesquisa for útil a pessoas que trabalhambonus da betano como funcionazoológicos ou com animais, isso é ótimo".

Ele acrescenta que seus objetivos vão ainda mais longe - literalmente além dos limites dos problemas terrestres, até o espaço. Nos EUA, o Centro Nacional para o Avanço da Ciência Translacional e o Laboratório Americano da Estação Espacial Internacional criaram o projeto "Chipsbonus da betano como funcionaTecido no Espaço" para testar os efeitos do espaço nas células e nos órgãos humanos.

Kamei acredita que eles têm o mesmo valorbonus da betano como funcionagarantir que os animais possam fazer uma transição suave para um eventual futuro pós-Terra. "Os seres humanos não serão os únicos a ir para o espaço - animaisbonus da betano como funcionaestimação e gado também", diz Kamei. "Eu não vou a Marte, mas meu sonho é ajudar aqueles que o farão".

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