Coração virtual começa a bater em simulador humano

Órgãos virtuais

A maior parte das drogas desenvolvidas pela indústria farmacêutica nunca se transforma em remédios nas prateleiras das farmácias.

Dentre essas pesquisas frustradas, cerca de 40% falha por uma única razão: elas causam efeitos colaterais no coração humano.

Uma pesquisa recente mostrou que uma das principais razões para isso é o uso de corações de camundongos para testar remédios para o homem, quando corações de camundongos são radicalmente diferentes dos corações humanos.

Corte do coração mostrando as vias elétricas simuladas pelo novo programa.

Pesquisas com animais para tratar doenças do coração são questionadas

É por isso, e devido à pressão crescente para o fim das experiências científicas com animais, que os cientistas estão se voltando para os computadores, para simular o funcionamento de órgãos virtuais.

Simuladores de órgãos humanos

Assim como existem simuladores de carros e aviões, com precisão suficiente para que sejam usados para treinar pilotos de verdade, começam a surgir os simuladores de órgãos humanos.

O mais recente avanço na área é um simulador da atividade elétrica do coração humano, que acaba de ser criado por uma equipe de nove universidades europeias.

O simulador vai permitir que os cientistas estudem os efeitos sobre o coração de cada droga sendo pesquisada, particularmente quanto ao potencial do fármaco para produzir arritmia, um dos problemas mais comuns encontrados nodesenvolvimento de novos medicamentos.

Mas não apenas, isso. Se o tecido cardíaco for danificado, os cientistas poderão usar o simulador para identificar o melhor local para a colocação de um marca-passos.

No futuro, o projeto Homem Fisiológico Virtual vai permitir que os cirurgiões fundam dados virtuais com os dados reais do seu paciente para otimizar as intervenções e os tratamentos

Este é um dos primeiros resultados de um projeto internacional, chamado Homem Fisiológico Virtual, que pretende criar um grande simulador de todo o corpo humano.

• Projeto europeu quer criar Medicina do Futuro em 10 anos

Canais iônicos

Um simulador nunca é completo, sobretudo porque os cientistas estão continuamente descobrindo novos detalhes do funcionamento dos órgãos humanos.

Por exemplo, embora o coração seja um órgão essencialmente elétrico, seus "circuitos" ainda não são totalmente compreendidos.

O novo simulador só foi possível graças a uma descoberta recente de três canais iônicos no interior do coração que são cruciais para a transmissão da corrente elétrica.

Determinadas drogas alteram a atividade normal desses canais, alterando a temporização da atividade celular no ritmo do coração e, em última instância, alterando o ritmo cardíaco.

Coração ao nível celular

A fim de entender o coração, é necessário estudar as estruturas micro-celulares, até chegar a uma compreensão do sistema como um todo.

"Primeiro você tem que descobrir como uma célula funciona. Cada célula tem mais de 50 canais iônicos. Há bilhões de células. Em vez de modelar cada célula, você pode usar computadores de alto desempenho para descobrir a importância dos canais iônicos e ampliá-los a partir daí, explica a Dra. Katherine Fletcher, da Universidade de Oxford, no Reino Unido, coordenadora do projeto.

"Se o modelo identificar algum perigo na droga, então nós podemos testá-la em células reais em laboratório para ver se esse sinal de alerta deve ser levado a sério. Com isto, as predições são mais rápidas e mais precisas," afirma ela.

Simulador do corpo humano

É claro que a atividade elétrica é apenas um dos aspectos do funcionamento do coração. Mas os cientistas não pretendem parar por aqui, e o projeto vai continuar.

"Estamos distantes de um modelo unificado de tudo. Exatamente como uma droga não trata todas as doenças, um modelo possivelmente nunca poderá descrever todos os aspectos do corpo humano," reconhece Fletcher.

"Mas, se nós pudermos fazer esses modelos trabalharem em conjunto, nós poderemos combiná-los para estudar o que devemos olhar em um paciente em particular," avalia a cientista.

Um desses simuladores está sendo desenvolvido na Universidade de São Paulo, voltado para estudar as doenças neuromusculares.

Polímero especial serve de tampão para vasos sanguíneos

Acidentes e cirurgias

Cientistas criaram um polímero especial que pode salvar vidas em acidentes e facilitar muito o trabalho dos cirurgiões, inclusive evitando transfusões de sangue.

Batizado de LeGoo, o material acaba de ser aprovado pelas autoridades de saúde dos Estados Unidos para ser injetado nas veias e artérias de pacientes para evitar a perda de sangue.

O novo polímero - uma espécie de plástico - é líquido a temperatura ambiente.

Mas basta que ele entre em contato com o calor do corpo para se transformar em um gel, criando um tampão capaz de estancar o fluxo de sangue.

Quando o fluxo de sangue precisar ser restaurado - ao término da cirurgia, por exemplo - tudo o que é necessário fazer é colocar uma pedra de gelo sobre o local para que o polímero se liquefaça novamente.

No caso de equipes de primeiros socorros, o material poderá ser útil para estancar hemorragias até que os pacientes cheguem ao hospital.

Tampão para veias

O polímero é formado por três "blocos", chamados monômeros - um deles repele a água (hidrofóbico), enquanto os outros dois são hidrofílicos.

Em temperaturas mais altas, os monômeros hidrofílicos se alinham, aumentando a viscosidade e fazendo com que o líquido se transforme em um gel.

O processo é revertido quando o produto é resfriado, tornando-se líquido novamente.

Os pesquisadores garantem que o uso do LeGoo é seguro porque, uma vez dissolvido na corrente sanguínea, ele não terá mais uma concentração suficiente para endurecer de novo.

Estancar hemorragias

Hoje, durante uma cirurgia, os vasos sanguíneos precisam ser estancados mecanicamente, o que produz traumas e hematomas e nem sempre garante uma tamponagem com 100% de eficiência.

Com o novo polímero, o vaso sanguíneo permanece intacto, facilitando os procedimentos finais de sutura, e totalmente fechado.

A perda excessiva de sangue é uma causa importante das transfusões de sangue.

No caso de equipes de primeiros socorros, o material poderá ser útil para estancar hemorragias até que os pacientes cheguem ao hospital.

Terapia genética é aplicada em célula sem usar agulha

Injeção sem agulha

Pesquisadores descobriram uma forma de injetar uma dose precisa de uma terapia genética diretamente no interior de uma célula viva sem precisar usar uma agulha.

Os cientistas injetaram uma dose de um gene anti-câncer no interior de células de leucemia sem matá-las na operação, o que permitirá estudos mais detalhados dos efeitos dos candidatos a medicamentos.

James Lee e seus colegas da Universidade do Estado de Ohio (EUA) batizaram o método de eletroporação por nanocanal, ou NEP (Nanochannel ElectroPoration).

Entre a cura e a intoxicação

A nova técnica de injeção sem agulhas usa eletricidade para "disparar" frações minúsculas das biomoléculas através de um canal até o interior da célula, tudo em uma fração de segundo.

"A NEP nos permite estudar como as drogas e outras biomoléculas afetam a biologia celular e as rotas genéticas em um nível que não pode ser alcançado com nenhuma outra tecnologia", diz o Dr. Lee.

As células humanas são muito pequenas, e mesmo as menores nanoagulhas são incapazes de perfurá-las sem causar grandes danos e, frequentemente, matá-las.

Por outro lado, outras técnicas disponíveis não permitem a injeção de quantidades precisas de cada biomolécula no interior celular - e a diferença entre a cura e a intoxicação pode estar na dose.

Célula suspensa

A nova técnica resolve o problema suspendendo a célula no interior de um dispositivo eletrônico, nas proximidades de um reservatório com o agente terapêutico que se deseja testar.

Pulsos elétricos empurram o agente através de um microcanal, similar ao usado nos biochips, por onde passam apenas quantidades infinitamente pequenas, e precisamente controladas, do líquido.

A dose a ser aplicada é controlada alterando o diâmetro do microcanal e a quantidade de pulsos elétricos que aceleram o líquido até que ele entre na célula - a célula absorve o líquido em questão de milissegundos.

"Nós esperamos que esta técnica possa se tornar uma ferramenta para a detecção precoce e o tratamento do câncer - por exemplo, inserindo quantidades precisas de genes ou proteínas em células-tronco ou células dosistema imunológico para guiar sua diferenciação," afirmou o pesquisador

Alerta sobre transgênicos: vegetais alteram genes humanos

Novidade para a ciência

Considere a couve-de-bruxelas: pequena, despretensiosa e aparentemente boa para sua saúde.

Pois saiba que, no seu prato, ela merece bem mais do que um lugar de coadjuvante. Ela e boa parte dessa família de vegetais.

Um novo estudo sugere que este minúsculo membro da família do repolho - juntamente com arroz, brócolis e, possivelmente, todas as plantas que você come - altera o comportamento de seus genes de formas que são totalmente novas para a ciência.

Além da importância para a alimentação e a prevenção de doenças, a descoberta tem um impacto direto sobre os alimentos geneticamente modificados.

Material genético das plantas

Naquela que é a mais forte evidência de que o material genético dos alimentos sobrevive à digestão e circula pelo corpo, fragmentos de RNA de plantas foram encontrados circulando na corrente sanguínea de pessoas, de camundongos e de vacas.

Além do mais, o estudo de Chen-Yu Zhang e seus colegas da Universidade de Nanjing, na China, mostra que os RNAs de algumas dessas plantas alteram a expressão gênica, afetando um componente bem-conhecido da saúde: eles elevam os níveis de colesterol em camundongos.

A notícia é fundamentalmente muito boa.

A descoberta cria uma nova maneira de transformar alimentos em medicamentos: poderemos ser capazes de selecionar plantas que alteram nossos genes para nos fazer bem.

MicroRNAs

O material genético em questão é o microRNA - pequenas fitas de RNA, com algo entre 19 e 24 "letras" (nucleotídeos) de comprimento.

Os microRNAs são encontrados em quase todas as células que possuem núcleo, e viajam de célula em célula no sangue.

Zhang e seus colegas se perguntaram se todas as fitas de miRNA em nosso sangue são feitas por nossas células - ou se algumas vêm da nossa comida.

Os experimentos com sangue humano mostraram que dois microRNAs estavam presentes em concentrações particularmente elevadas: MIR168a e MIR156a - e eles são abundantes no arroz e em membros da família Brassicaceae, que inclui couve-de-bruxelas, brócolis, repolho e couve-flor.

Surpreendentemente, Zhang encontrou MIR168a e MIR156a no fígado, intestino delgado e pulmões de camundongos.

Dada a importância do arroz na dieta dos chineses - aliado ao fato de que o cozimento não destrói os miRNAs das plantas - Zhang concluiu que proporção tão elevada dos miRNAs encontrados no sangue humano só poderia ter uma origem: os alimentos.

mRNA de planta altera expressão genética

Em uma série de experimentos, os pesquisadores descobriram que o MIR168a não apenas sobrevive em células animais, mas também que ele pode alterar a expressão genética.

Juntas, as evidências sugerem que, em camundongos pelo menos, o MIR168a do arroz sobrevive à digestão, inibe a produção de uma proteína e aumenta os níveis de colesterol no sangue.

Simplificando, um miRNA de uma planta é capaz de elevar os níveis de colesterol em camundongos.

O próximo passo, naturalmente, será confirmar esses efeitos adicionais em seres humanos.

Mas a descoberta já acendeu uma luz de alerta em uma outra área: no nascente campo dos alimentos geneticamente modificados.

Feijoada que altera genes?

Há poucos dias, o Brasil se tornou pioneiro no mundo ao liberar uma variedade de feijão transgênico para consumo humano.

A revista Nature publicou uma reportagem que não toma partido na questão, mas que levanta as diversas preocupações sobre o consumo humano justamente de um alimento tão importante na dieta, como o feijão é no Brasil.

• Brasil vai fazer feijoada transgênica, diz Nature

Os criadores e defensores do feijão transgênico argumentam justamente que o alimento geneticamente modificado não produz "proteínas estranhas", mas tão-somente microRNAs para atacar o vírus.

E, acrescentam eles, "não há evidências de que esse armamento molecular seja perigoso para os humanos."

Não havia, porque agora a pesquisa do Dr. Zhang mostra uma participação dos RNAs dos alimentos no organismo humano em uma intensidade que nem os mais severos críticos dos alimentos transgênicos sonhavam.

Preocupação séria

Enquanto estudos anteriores não ofereceram indícios de que os genes geneticamente modificados dos alimentos alterem a fisiologia humana, o estudo de Zhang sugere que todas as plantas que comemos modificam nossa expressão genética durante o tempo que continuarmos nos alimentando delas.

Uma questão extremamente séria.

E deve-se levar em conta que os estudos anteriores nunca pesquisaram uma situação na qual um alimento geneticamente modificado será consumido diariamente por uma população, eventualmente ao longo de toda a sua vida, como será o caso do feijão no Brasil.

Vegetais neutralizam genes de risco cardíaco

Vegetais contra o gene

Pessoas que são geneticamente suscetíveis a doenças cardíacas podem reduzir seus índices de risco comendo muitas frutas e vegetais crus.

Cinco ou mais porções diárias são suficientes para neutralizar as versões de um gene no cromossomo 9.

Os pesquisadores estudaram mais de 27.000 pessoas em todo o mundo, incluindo Europa, China e América Latina.

Suas conclusões mostram que as dietas saudáveis enfraquecem o efeito do gene.

Refeições verdes

Os resultados sugerem que indivíduos com a versão de alto risco do gene (chamada 9p21) que consumiram uma dieta repleta de vegetais crus, frutas e bagas, apresentaram um risco de ataque cardíaco semelhante ao de pessoas com uma variante de baixo risco do mesmo gene.

"Nossos resultados suportam a recomendação de saúde pública para consumir mais do que cinco porções de frutas ou vegetais [por dia] como forma de promover a boa saúde," afirmou a professora Sonia Anand, da Universidade McMaster (Canadá).

Os cientistas afirmam que agora precisam fazer novos estudos para descobrir como a dieta age diretamente sobre esses genes.

Cinco porções de vegetais por dia

Uma porção de frutas ou vegetais pesa 80 gramas, o que equivale a uma banana pequena, ou uma cenoura pequena, ou uma maçã média.

A recomendação é que um adulto ingira cinco dessas porções por dia.

Veja o que conta para atender a essa recomendação:

• Frutas e vegetais crus e frescos;
• frutas e legumes congelados;
• frutas secas, como passas, tâmaras, sultanas e figos;
• frutas e vegetais enlatados;
• frutas e legumes cozidos em pratos como sopas, guisados ou pratos de massas;
• um copo (150 ml) de suco com 100% de frutas ou vegetais, sem açúcar;
• feijões e leguminosas; estes contam apenas como uma porção por dia, não importando o quanto você coma.

• Coma frutas e vegetais, mas coma muito

Moléculas cruzam barreira de proteção do cérebro para atacar HIV

A técnica envolve grudar duas moléculas anti-HIV com uma estrutura de amarração - uma espécie de corda amarrando duas esferas.

Barreira hematoencefálica

Cientistas alcançaram um avanço importante rumo à eliminação de focos de infecção no cérebro que mantêm a AIDS incurável.

A infecção pelo HIV continua incurável em grande parte porque o vírus consegue passar pela barreira hematoencefálica.

A barreira hematoencefálica é uma rede de células e vasos sanguíneos especiais que protegem o cérebro de inúmeras substâncias perigosas.

Só que os medicamentos desenvolvidos para combater o HIV não conseguem segui-lo pela barreira protetora do cérebro, mantendo "bolsões" de HIV que reinfectam continuamente o corpo.

Aspirador de pó biológico

Uma "bomba" localizada na barreira hematoencefálica suga os medicamentos anti-virais, assim como muitas outras substâncias danosas, de forma parecida com um aspirador de pó.

Infelizmente, o HIV passa por essa bomba.

Jean Chmielewski e Christine Hrycyna, da Universidade Purdue (EUA) desenvolveram uma nova substância que se conecta a esse aspirador de pó biológico e, em vez de ser sugada, passa para o interior do cérebro, atacando o HIV escondido lá dentro.

Drogas amarradas

A técnica envolve grudar duas moléculas anti-HIV com uma estrutura de amarração - uma espécie de corda amarrando duas esferas.

Essa estrutura gruda na bomba de limpeza da barreira hematoencefálica, passando por ela sem ser eliminada.

Depois de cruzar a barreira de proteção do cérebro, a amarração se dissolve e deixa as duas drogas livres para agir, matando o vírus.

As pesquisadoras afirmam que sua técnica, quando aprovada para uso em humanos, poderá ser empregada também em outros tratamentos cujos medicamentos têm uma limitação limitada no cérebro, como o câncer e a esquizofrenia.