Os chips que podem revolucionar a pesquisa médica e diminuir usoroleta customizávelanimaisroleta customizávellaboratório:roleta customizável

Kamei constrói seus próprios chipsroleta customizávellaboratório, usando um cortador a laser e uma impressora 3D. Para operá-los, ele adiciona tecidos celularesroleta customizávelseis 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 colateraisroleta customizávelnovos medicamentos, desenvolver a medicina personalizada com base nas célulasroleta customizávelindivíduos específicos e entender melhor a baseroleta customizáveldiversas 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 drogaroleta customizávelcombate ao câncer conhecida por causar efeitos colaterais tóxicos no coração, mas cujo mecanismoroleta customizáveltoxicidade era desconhecido. Os pesquisadores descobriram que a droga não causou diretamente o dano cardíaco; o subproduto metabolizado pelo fígado o fez.

Abastecimentoroleta customizávelcélulas

Tais experimentos requerem um amplo abastecimentoroleta customizávelvárias células. Isso não teria sido possível sem o trabalhoroleta customizávelShinya Yamanaka, pesquisadorroleta customizávelcélulas-tronco da Universidaderoleta customizávelKyoto que ganhou o Prêmio Nobelroleta customizávelFisiologia/Medicinaroleta customizável2012. A honraria foi concedida porroleta customizávelcriação das células-tronco pluripotentes induzidas (iPS, na siglaroleta customizávelinglês).

"As células iPS podem se proliferar muitas e muitas vezes fora do corpo, enquanto outros tiposroleta customizávelcélulas-tronco não podem", diz Kamei. "Além disso, as culturas celulares usadas anteriormente eram provenientesroleta customizávelapenas uma pessoa, o que não era útil para estudar doenças genéticas ouroleta customizáveloutro indivíduo".

Como o próprio nome indica, as células iPS indiferenciadas podem ser induzidas a partirroleta customizávelpraticamente qualquer tiporoleta customizávelcélula no corpo. Os genes codificadores - ou "fatores Yamanaka" - reprogramam célulasroleta customizávelestado embrionário. Elas podem se tornar qualquer tiporoleta customizávelcélula, incluindo espermatozoides e óvulos para tratamentosroleta customizávelfertilidade, 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 tendoroleta customizávelmente os humanos, não os animais. Mas ambas as tecnologias têm potencialroleta customizávelcontribuir para a conservaçãoroleta customizávelespécies e do bem-estar animal.

As células iPS poderiam ser usadas, por exemplo, para sintetizar carneroleta customizávellaboratório, aliviando o tratamento desumano dado ao gado e o impacto ao meio ambiente causado pela agricultura; ou para criar produtos a partirroleta customizávelespécies 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 possibilidadesroleta customizávelessas tecnologias serem benéficasroleta customizávelum contexto mais amplo do que a aplicação médicaroleta customizávelhumanos", diz Oliver Ryder, diretorroleta customizávelconservação genética do Institutoroleta customizávelPesquisa da Conservaçãoroleta customizávelSan Diego (EUA) e sócioroleta customizávelKamei no projeto "corporoleta customizávelum chip".

"É muito bom que, dentroroleta customizávelum contextoroleta customizávelinteresses 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 ratosroleta customizávellaboratório na Universidade da Califórnia,roleta customizávelLos 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. Testesroleta customizávelanimais estão saindoroleta customizávelmodaroleta customizávelindústrias e universidadesroleta customizáveltodo o mundo. Em 2009, a União Europeia proibiu a prática emroleta customizávelindústriaroleta customizávelcosméticos e,roleta customizável2013, os legisladores ampliaram a norma para incluir todos os cosméticos vendidos na UE, independentementeroleta customizávelonde fossem produzidos.

Chips com tecidos humanos podem reduzir a necessidaderoleta customizáveltestesroleta customizávelanimais - 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 testesroleta customizávelanimais".

Os humanos, claro, não são as únicas espécies que sofremroleta customizáveldoenças, e as células iPS e as tecnologiasroleta customizávelchip podem acelerar o desenvolvimentoroleta customizávelnovos tratamentos médicos para os animais também. Um número significativamente menorroleta customizávelpessoas estuda doençasroleta customizávelanimaisroleta customizávelcomparação com as humanas, e há menos recursos disponíveis para apoiar esses estudos.

A versatilidade da vida selvagem dificulta ainda mais a criaçãoroleta customizávelcuras 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 entenderroleta customizávelsaúde e doenças.

"Se pudermos criar órgãosroleta customizávelanimaisroleta customizávelextinção, poderemos entender como esses órgãos funcionam e como protegê-losroleta customizávelinfecções", diz Miho Murayama, diretora do Centroroleta customizávelPesquisa da Vida Selvagem da Universidaderoleta customizávelKyoto. "Isso seria muito útil, porque não podemos experimentar com eles como fazemos com ratos".

Os cientistas que trabalham no Cazaquistão ainda têm dificuldaderoleta customizávelentender por que 200 mil antílopes saiga - 60% da população mundial - repentinamente morreramroleta customizáveluma infecção bacterianaroleta customizável2015. Já pesquisadores da Tasmânia (Austrália) têm trabalhado há anos para tratar uma forma horrível e contagiosaroleta customizávelcâncer 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 capazroleta customizáveldar uma solução para tal.

"Se pudermos imitar os ataques cardíacos do gorila dentro do 'corporoleta customizávelum chip', poderemos identificar que tiposroleta customizáveldrogas e tratamentos poderão ajudá-los", diz Kamei. "Esse tiporoleta customizávelteste seria benéfico não apenas para animaisroleta customizávelextinção, mas também para animaisroleta customizávelestimação e gado".

Possibilidades infinitas

Oliver Ryder acrescenta que, além dos chips, as células iPS abrem um conjunto aparentemente infinitoroleta customizávelpossibilidades para a conservaçãoroleta customizávelespécies. "Se a diversidade genética puder ser estocada e restaurada ao transformarmos as célulasroleta customizávelanimais ou ao usarmos tecnologias celulares para restaurar a variação genética, haverá menos riscoroleta customizávelextinção", diz ele. "É incrível poder investigar as possibilidades desse tiporoleta customizáveltecnologia".

Ryder é um dos coordenadores no mais conhecido desses projetos: um esforço internacional para salvar o rinoceronte branco do norte - uma subespécieroleta customizávelrinoceronte branco reduzida a apenas dois indivíduos vivos no mundo. O plano é usar amostras congeladasroleta customizáveltecidosroleta customizávelindivíduos mortos para criar células iPS.

As células iPS seriam, porroleta customizávelvez, transformadasroleta customizávelóvulos 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 esperançaroleta customizávelsalvar 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 genômicaroleta customizávelanimais específicos para fazer isso. Mas comparações lado a lado,roleta customizáveltempo real,roleta customizávelcélulas vivas seriam mais eficientes. Os chipsroleta customizávelcélulas iPS feitas a partir da informação genéticaroleta customizávelalgumas 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 dadosroleta customizávelcampo eroleta customizávellaboratório para entender melhor as espécies".

Os desafios para a realizaçãoroleta customizáveltais metas são muitos, no entanto. Entre eles, a fórmula para a criaçãoroleta customizávelcélulas iPS difereroleta customizávelespécie 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 processoroleta customizáveldiferenciação para vários tiposroleta customizávelcélulas pode variar por espécie, assim como as condiçõesroleta customizávelcultura necessárias para as células se proliferarem e prosperarem.

Hitomi Tabata e Tomoka Hirayama, estudantes da Escola Hiroo Gakuen,roleta customizávelTóquio, descobriram isso na pele quando tentaram criar células iPSroleta customizávelelefantes. As jovens, que vislumbram uma carreira na pesquisa médica, escolheram esses animais porque eles dificilmente desenvolvem câncer e isso abriria possibilidadesroleta customizáveltratamento.

Mas, durante a pesquisa, as alunas se inteiraram sobre a caça ilegalroleta customizávelelefantes na África. Dezenasroleta customizávelmilharesroleta customizávelanimais foram abatidos na última década por criminosos atraídos por seus chifresroleta customizávelmarfim. Elas então perceberam que seu projeto voltado para a saúde também poderia dar uma solução para a conservação: cultivar o marfimroleta customizávellaboratório a partir das células iPS.

"Achávamos que se a diferenciaçãoroleta customizávelmarfim fosse bem-sucedida, ajudaria a aumentar a populaçãoroleta customizávelelefantes", afirmou Tabata.

Tabata e Hirayama conseguiram criar células-tronco pluripotentesroleta customizávelcamundongos, mas quando chegou a horaroleta customizávelfazê-lo com elefantes, elas se depararam com um problema. As cópias do p53roleta customizávelelefantes, 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,roleta customizávelmarço 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 "corposroleta customizávelum chip" podem ajudar a introduzir jovens cientistas na pesquisa genética.

Por enquanto, Kamei criou um modeloroleta customizávelratoroleta customizável"corporoleta customizávelum chip" e está pertoroleta customizávelcriar zebras-de-grevy, cujas células chegaram ao laboratório graças às conexõesroleta customizávelMurayama com o zoológicoroleta customizávelKyoto. 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 trabalhamroleta customizávelzoológicos 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 "Chipsroleta customizávelTecido no Espaço" para testar os efeitos do espaço nas células e nos órgãos humanos.

Kamei acredita que eles têm o mesmo valorroleta customizávelgarantir 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 - animaisroleta customizávelestimação e gado também", diz Kamei. "Eu não vou a Marte, mas meu sonho é ajudar aqueles que o farão".

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