Biossensor monitora saúde à distância

Os cientistas afirmam que o sensor poderá dar uma nova dimensão aos jogos, detectando alterações muito sutis na pessoa, incluindo para onde ela está olhando e seu "nervosismo", expresso nos seus batimentos cardíacos e no ritmo da sua respiração.

Monitor de saúde à distância

Um novo tipo de sensor é capaz de monitorar constantemente o ritmo cardíaco e vários outros sinais fisiológicos de uma pessoa sem nem mesmo tocar em sua pele.

O biossensor é um tipo muito sensível de voltímetro digital, capaz de medir minúsculas alterações nos campos elétricos ao redor dos músculos e dos nervos.

Isso significa que o aparelho é capaz de monitorar não apenas o coração, mas também a respiração, a movimentação de braços e pernas e até dos olhos.

Mas seus criadores afirmam que ele pode servir a aplicações bem mais divertidas, em videogames, por exemplo.

Biossensor

O biossensor é chamado EPIC - Electric Potential Integrated Circuit, circuito integrado de potencial elétrico.

Os pesquisadores pretendem integrá-lo às camas de hospitais, permitindo monitorar a maior parte dos sinais vitais dos pacientes sem a necessidade de um único fio ou eletrodo.

O aparelho possui um sistema de filtragem dos sinais que permite focar na medição de interesse, evitando, por exemplo, que uma leitura do coração seja confundida com o piscar dos olhos do paciente.

Videogames mais sensíveis

Dois outros possíveis usos do novo biossensor estão chamando a atenção da indústria.

Os cientistas afirmam que ele pode ajudar pessoas com deficiências motoras a dirigir cadeiras robotizadas ou outros instrumentos eletrônicos, de forma muito mais simples do que os implantes neurais.

Outra possibilidade é a sua integração a consoles de videogames, como o Wii ou o Kinect, que rastreiam o movimento do jogador à distância.

Os cientistas afirmam que o sensor poderá dar uma nova dimensão aos jogos, detectando alterações muito sutis na pessoa, incluindo para onde ela está olhando e seu "nervosismo", expresso nos seus batimentos cardíacos e no ritmo da sua respiração.

Aspirina reduz risco de pacientes com predisposição ao câncer

Polêmica da aspirina

Tomar uma dose regular de aspirina reduz o risco de câncer a longo prazo em cerca de 60%.

Mas o dado só vale para pessoas em histórico familiar da doença, e abordou especificamente o câncer de intestino.

Indícios dos benefícios da aspirina contra o câncer vêm sendo divulgados ao longo dos anos, assim como os alertas em contrário.

• Uso regular de aspirina pode fazer mais mal do que bem

Mas este é o primeiro resultado de uma pesquisa controlada e aleatória.

Predisposição ao câncer

Os pesquisadores estavam estudando o efeito das aspirinas para prevenir ataques do coração e derrames cerebrais (AVC).

Mas o acompanhamento mostrou que os voluntários que tomaram doses regulares de aspirina desenvolveram menos cânceres nos anos seguintes.

Por isso eles partiram para um estudo específico sobre os efeitos da aspirina sobre o câncer.

"Este estudo traz boas notícias para as pessoas com predisposição genética para o câncer de cólon porque este é um dos primeiros estudos a mostrar que aspirina pode ajudar a proteger contra o desenvolvimento dessa doença," disse a Dra. Diana Eccles, da Universidade de Southampton, no Reino Unido.

O estudo envolveu médicos e cientistas de 43 hospitais em 16 países, que acompanharam cerca de 1.000 pacientes, em alguns casos por mais de 10 anos.

Os pacientes eram pessoas com síndrome de Lynch, uma doença genética que afeta a capacidade de detectar e reparar danos ao DNA - cerca de metade dessas pessoas desenvolve câncer, principalmente de intestino e de útero.

Efeitos colaterais da aspirina

Mas o professor John Burn, coordenador do estudo, afirma que os resultados devem ser vistos com cuidado porque a aspirina também tem efeitos colaterais indesejados.

"Antes que qualquer pessoa comece a tomar aspirina regularmente é necessário consultar o médico, uma vez que se sabe que a aspirina aumenta o risco de complicações do estômago, incluindo úlceras," afirma o pesquisador.

O próximo passo da pesquisa é descobrir qual é a dose mínima de aspirina que tem efeitos positivos na prevenção do câncer.

• Corpo humano produz sua própria aspirina natural

Inovação e saúde: como superar o desafio do acesso aos novos medicamentos

Era das grandes moléculas

Avanços importantes da ciência na segunda metade do século XX constituíram a base para o desenvolvimento da moderna indústria biotecnológica.

A descrição da estrutura do DNA feita por Watson e Crick em 1953, a clonagem dos primeiros genes, em 1973, a expressão de genes clonados em bactérias, em 1974, ampliaram as possibilidades de aplicação das biotecnologias em diferentes campos, sendo a saúde humana um dos mais impactados.

No âmbito da indústria farmacêutica, uma nova trajetória tecnológica foi criada: as empresas, em vez de produzir pequenas moléculas por meios químicos, passaram a modificar grandes moléculas, como proteínas e hormônios, utilizando sistemas biológicos vivos.

Esta trajetória tecnológica tem gerado inovações radicais importantes na indústria farmacêutica, conferindo ao segmento taxas maiores de crescimento e rentabilidade, superiores às dos fármacos tradicionais.

Engenharia genética

A descoberta por César Milstein e Georges Köhle, em 1975, de que era possível gerar proteínas a partir da engenharia genética, denominadas anticorpos monoclonais (MABs), capazes de serem utilizadas pelo sistema imunológico para identificar e neutralizar corpos estranhos (células tumorais, bactérias e vírus), abriu caminho para a investigação de novas possibilidades de diagnóstico e tratamento.

Nos anos 80, novas técnicas de engenharia genética possibilitaram a humanização desses anticorpos, mediante a modificação dos genes responsáveis pela produção dessas proteínas, com o objetivo de eliminar a reação imunológica do organismo humano.

Essas descobertas mudaram o rumo da investigação científica sobre o sistema imunológico e abriram caminhos para uma nova abordagem terapêutica. Foi desenvolvida uma série de medicamentos, criados a partir de rotas biotecnológicas, indicados para o tratamento de doenças infecciosas, imunológicas e neoplásicas (e esses medicamentos tornaram-se líderes de mercado). Os novos produtos de base biotecnológica constituíram-se em um nicho lucrativo da indústria farmacêutica.

O segmento de medicamentos oncológicos (antineoplásicos e terapias hormonais citostáticas) foi um dos mais impactados pela biotecnologia moderna, particularmente com a descoberta dos anticorpos monoclonais. Segundo dados do IMS Health, esse segmento respondeu por quase 7% do mercado farmacêutico mundial em 2009, de U$ 751 bilhões, e tem crescido a taxas superiores à média da indústria. Dos 10 produtos biológicos líderes em vendas em 2009, cinco eram MABs e quatro destes antineoplásicos.

Biofármacos

As estratégias predominantes para a geração de inovações concentram-se nas atividades de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) e Marketing. A importância do segmento e dos esforços em P&D é refletida no aumento do número de biofármacos inovadores (Novas Entidades Moleculares) aprovados nos Estados Unidos e Europa.

Na década de 1990 foram aprovados menos de 30 produtos nesses mercados. Entre 2000 e 2005 foram 104, sendo 65 somente no último ano. No período de 2006 a 2009, houve uma desaceleração na introdução de novas tecnologias (25 aprovações). Apesar disso, entre os anos de 2000 e 2009 a participação desses produtos nas vendas da indústria farmacêutica dobrou.

No caso dos produtos biotecnológicos, boa parte das inovações radicais foi gerada por empresas dedicadas a esta atividade, muitas das quais cresceram rapidamente, com a introdução de literais blockbusters. No caso de medicamentos contra o câncer, a Genentech, adquirida pela gigante Roche em 2009, é a responsável por líderes de venda desse segmento, como o Avastin, o Mabthera e o Herceptin.

Entre 2004 e 2009, os anticorpos monoclonais passaram a responder por mais de um terço do mercado de biofármacos. O desempenho comercial de MABs contra o câncer como o Avastin, o Mabthera e o Herceptin, desenvolvidos pela Genentech, dentre outros, tem levado grandes corporações farmacêuticas a adquirir e controlar processos tecnológicos e mercados associados relativos a esses produtos.

Acesso a drogas inovadoras

Os movimentos de aquisições por parte das bigpharmas têm, entre outros objetivos, o intuito de controlar as atividades de Pesquisa e Desenvolvimento (pipe line), permitir o acesso direto às redes de parcerias, assim como a novos mercados e produtos. Infelizmente, as fusões e aquisições podem implicar a elevação da iniquidade no acesso a essas tecnologias inovadoras.

A maioria das drogas inovadoras é muito cara, restringindo seu acesso aos países e/ou populações ricas. Com a aquisição da Genentech, líder de vendas de medicamentos contra o câncer, a Roche, sétima maior empresa farmacêutica do mundo, passou a responder por 53% desse mercado.

Se os países pobres e em desenvolvimento já têm acesso restrito a essas tecnologias, isso pode aprofundar ainda mais as desigualdades existentes em nível mundial. EUA e Europa respondem por quase 90% das vendas.

A América Latina responde apenas por 0,3% da demanda mundial de MABs contra o câncer. Assim, apesar desta ser uma doença de alcance global, falhas de mercado restringem o seu uso a países com índices mais elevados de renda.

Doenças crônico-degenerativas

O aumento da expectativa de vida nos países mais pobres implicou aumento de doenças crônico-degenerativas, como o câncer, que é responsável pela segunda maior causa de morte no Brasil, depois apenas das doenças cardiovasculares

Deve-se considerar ainda que o aumento da expectativa de vida nos países mais pobres implicou aumento de doenças crônico-degenerativas, como o câncer, que é responsável pela segunda maior causa de morte no Brasil, depois apenas das doenças cardiovasculares.

Por sua vez, as doenças infecto-contagiosas e parasitárias ainda persistem, o que significa necessidade de recursos e estratégias capazes de enfrentar esses problemas de saúde. Segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), nos anos 1970 menos de 20% dos diagnósticos de câncer vinham de países em desenvolvimento ao passo que, em 2008, quase 60% dos diagnósticos vinham de países de renda baixa e média.

Ou seja, não se trata mais de uma doença predominante nas populações dos países desenvolvidos e deve ser enfrentada, por esses países, como tem sido a AIDS, a tuberculose e a malária.

Prevenção

A prevenção é um mecanismo importante e de menor custo, mas deve estar associada à aquisição das tecnologias de tratamento disponíveis. Isto porque, as novas possibilidades para o tratamento geram uma grande pressão para sua incorporação.

No Brasil, o Sistema Único de Saúde (SUS) tem o propósito de ser universal e integral, ou seja, deve atender a toda a população brasileira e todos os tipos de procedimentos desde a prevenção, até a alta complexidade, como o tratamento de câncer.

No SUS, a pressão pela incorporação dos MABs contra o câncer tem sido feita mediante ações judiciais, visto que apenas um medicamento contra o câncer é disponibilizado pelo SUS, responsável por cerca de 80% do tratamento da doença no país. E isso apenas desde o ano passado.

Segundo dados da Diretoria de Assistência Farmacêutica, do Ministério da Saúde, em 2008, US$ 2,2 milhões foram gastos pelo governo federal para atender demandas judiciais relativas ao fornecimento de MAB, tendo atingido um patamar de US$ 3,4 milhões em 2010.

Isso significou gastos per capita de até 183,3 mil dólares. Num país em que o gasto per capita com saúde foi de R$ 559 (US$ 304,7) em 2008, a obrigação, pela via judicial, do fornecimento de drogas de alto custo pelo Estado tem fortes implicações para a equidade.

Medicamentos nacionais

Nesse sentido, algumas questões devem ser enfrentadas pelo país, que possui uma capacidade muito limitada de produção nacional na área farmacêutica e biofarmacêutica.

Na minha opinião, a produção interna é uma questão crucial. O que passa pelo investimento em Pesquisa e Desenvolvimento. Apesar de esforços do Estado em fomentar a produção interna de tecnologias da área farmacêutica na última década, o déficit da balança farmacêutica tem ampliado nos últimos anos, tendo saltado de, aproximadamente, US$ 2 bilhões em 1996 para cerca de US$ 5 bilhões em 2010.

Nessa perspectiva, a Bahia deve participar no processo de consolidação dessa indústria. Iniciativas como a recriação da Bahiafarma, a criação do Parque Tecnológico da Bahia, associadas à pesquisa na universidade e institutos de pesquisa, podem garantir ao estado um papel estratégico no fortalecimento da base produtiva nacional.

New Medical, Research Tool Possible by Probing Cell Mechanics

ScienceDaily (Nov. 21, 2011) — Researchers are making progress in developing a system that measures the mechanical properties of living cells, a technology that could be used to diagnose human disease and better understand biological processes.

This artist's conception depicts the use of an atomic force microscope to study the mechanical properties of cells, an innovation that might result in a new way to diagnose disease and study biological processes. Here, three types of cells are studied using the instrument: a rat fibroblast is the long slender cell in the center, an E coli bacterium is at the top right and a human red blood cell is at the lower left. The colored portions show the benefit of the new technique, representing the mechanical properties of the cells, whereas the gray portions represent what was possible using a conventional approach.

The team used an instrument called an atomic force microscope to study three distinctly different types of cells to demonstrate the method's potentially broad applications, said Arvind Raman, a Purdue University professor of mechanical engineering.

For example, the technique could be used to study how cells adhere to tissues, which is critical for many disease and biological processes; how cells move and change shape; how cancer cells evolve during metastasis; and how cells react to mechanical stimuli needed to stimulate production of vital proteins. The technique could be used to study the mechanical properties of cells under the influence of antibiotics and drugs that suppress cancer to learn more about the mechanisms involved.

Findings have been posted online in the journal Nature Nanotechnology and will appear in the December print issue. The work involves researchers from Purdue and the University of Oxford.

"There's been a growing realization of the role of mechanics in cell biology and indeed a lot of effort in building models to explain how cells feel, respond and communicate mechanically both in health and disease," said Sonia Contera, a paper co-author and director of the Oxford Martin Programme on Nanotechnology and an academic fellow at Oxford physics. "With this paper, we provide a tool to start addressing some of these questions quantitatively: This is a big step."

An atomic force microscope uses a tiny vibrating probe to yield information about materials and surfaces on the scale of nanometers, or billionths of a meter. Because the instrument enables scientists to "see" objects far smaller than possible using light microscopes, it could be ideal for "mapping" the mechanical properties of the tiniest cellular structures.

"The maps identify the mechanical properties of different parts of a cell, whether they are soft or rigid or squishy," said Raman, who is working with doctoral student Alexander Cartagena and other researchers. "The key point is that now we can do it at high resolution and higher speed than conventional techniques."

The high-speed capability makes it possible to watch living cells and observe biological processes in real time. Such a technique offers the hope of developing a "mechanobiology-based" assay to complement standard biochemical assays.

"The atomic force microscope is the only tool that allows you to map the mechanical properties -- take a photograph, if you will -- of the mechanical properties of a live cell," Raman said.

However, existing techniques for mapping these properties using the atomic force microscope are either too slow or don't have high enough resolution.

"This innovation overcomes those limitations, mostly through improvements in signal processing," Raman said. "You don't need new equipment, so it's an economical way to bump up pixels per minute and get quantitative information. Most importantly, we applied the technique to three very different kinds of cells: bacteria, human red blood cells and rat fibroblasts. This demonstrates its potential broad utility in medicine and research."

The technique is nearly five times faster than standard atomic force microscope techniques.

The Nature Nanotechnology paper was written by Raman; Cartagena; Sonia Trigueros, a Senior Research Fellow in the Oxford Martin Programme on Nanotechnology; Oxford doctoral student Amadeus Stevenson; Purdue instructor Monica Susilo; Eric Nauman, an associate professor of mechanical engineering; and Contera.

The National Science Foundation and Engineering and Physical Sciences Research Council of the U.K. funded the research.

Ulcer-Causing Bacteria Tamed by Defect in Cell-Targeting Ability

ScienceDaily (Nov. 21, 2011) — Without the ability to swim to their targets in the stomach, ulcer-causing bacteria do not cause the inflammation of the stomach lining that leads to ulcers and stomach cancer, according to a new study by researchers at the University of California, Santa Cruz.

Helicobacter pylori bacteria can cause severe inflammation of the stomach lining, which can lead to ulcers or stomach cancer.

The findings, published in theProceedings of the National Academy of Sciences (Online Early Edition, week of Nov. 21-25), provide new clues about how the bacteria, called Helicobacter pylori, trigger harmful inflammation in some people. About half of all people worldwide are infected with H. pylori, but in most cases the infection does not cause any problems. Severe inflammation leading to ulcers or cancer occurs in only about ten percent of infections.

"If we can understand the pathways that cause the infection to go to this bad state of chronic inflammation, we may eventually be able to design treatments that would limit it," said Karen Ottemann, a professor of microbiology and environmental toxicology at UC Santa Cruz and senior author of the PNAS paper.

Ottemann has been studying H. pylori chemotaxis, which is the bacteria's ability to respond to specific chemicals in its environment by swimming toward or away from them. Her lab has developed a strain of the bacteria that is missing a single gene essential for chemotaxis. These defective bacteria cause much less inflammation than normal strains, even though they seem to have little trouble establishing infections in the stomach.

In the new study, the researchers looked at how the immune system responds to infections with normal and mutant strains of the bacteria. Their findings highlight the role of a particular type of white blood cell known as T-helper cell type 17 (Th17). Th17 cells promote chronic inflammation, but the researchers found that these cells were missing in the immune response to infection with the mutant strain.

The connection between chemotaxis and the immune response involves several steps. Previous work by other researchers has shown that Th17 cells respond to the combination of bacterial infection and dying host cells. Ottemann's group found that the mutant strain of H. pylori causes much less cell death than normal strains. The researchers hypothesize that without chemotaxis, the mutant strains are not able to get close enough to the cells lining the stomach to deliver the bacterial toxins that induce cell death. The toxins trigger a process called apoptosis, a suicide program built into all cells and triggered by certain types of cell damage.

"The bacteria use chemotaxis to get close to the host stomach cells, and then they deliver packages of nasty molecules that kill host cells," Ottemann said. "Previously, people thought the bacteria have to bind to the stomach cells. But it turns out they just have to be close enough to hit the cells with the cell-killing molecules. We think one reason they have the ability to swim is to hover close to their target cells."

The missing gene in the mutant strain, called CheY, provides a link between the bacteria's chemical sensors and their swimming mechanism, a whip-like flagellum that propels the spiral-shaped bacteria. The mutant bacteria can still swim, but they move aimlessly. "They've lost the connection between the sensory input and the behavior, so they just swim blindly," Ottemann said.

H. pylori infections can be cured by taking antibiotics, but some studies have indicated that the infection may actually have some beneficial effects, at least for people who don't get ulcers or stomach cancer. For example, H. pylori infection seems to reduce the chances of getting esophageal cancer. Some doctors have argued that controlling the negative effects of the infection may be preferable to eliminating it with antibiotics.

"The idea is that our bodies have adapted to it, and in 90 percent of people the bacteria act like a normal part of the body's flora," Ottemann said. "So the best thing might be to keep H. pylori in the stomach, but tame it so it wouldn't cause inflammation. It's possible we could tame it by targeting chemotaxis."

Annah Rolig, a graduate student in molecular, cell, and developmental biology at UC Santa Cruz, is the first author of the PNAS paper. Coauthor J. Elliot Carter is at the University of South Alabama College of Medicine. This work was supported by a grant from the National Institutes of Health.

Tweaking a Gene Makes Muscles Twice as Strong: New Avenue for Treating Muscle Degeneration in People Who Can't Exercise

ScienceDaily (Nov. 21, 2011) — An international team of scientists has created super-strong, high-endurance mice and worms by suppressing a natural muscle-growth inhibitor, suggesting treatments for age-related or genetics-related muscle degeneration are within reach.

This image shows dramatically enhanced muscle tissue in a high performing mouse, which has greater numbers of mitochondria (brown), the energy factories of cells. Through genetic engineering, the mouse developed stronger muscles than normal, even though it was inactive. In the image, a blood vessel (seen in cross section) is red and muscle fibers are blue.

The project was a collaboration between researchers at the Salk Institute for Biological Studies, and two Swiss institutions, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) and the University of Lausanne.

The scientists found that a tiny inhibitor may be responsible for determining the strength of our muscles. By acting on a genome regulator (NCoR1), they were able to modulate the activity of certain genes, creating a strain of mighty mice whose muscles were twice a strong as those of normal mice.

"There are now ways to develop drugs for people who are unable to exercise due to obesity or other health complications, such as diabetes, immobility and frailty," says Ronald M. Evans, a professor in Salk's Gene Expression Lab, who led the Salk team. "We can now engineer specific gene networks in muscle to give the benefits of exercise to sedentary mice."

Johan Auwerx, the lead author from EPFL, says molecules such as NCoR1 are molecular brakes that decrease the activity of genes. Releasing the brake by mutation or with chemicals can reactivate gene circuits to provide more energy to muscle and enhance its activity.

In an article appearing in the journal Cell, the Salk researchers and their collaborators reported on the results of experiments done in parallel on mice and nematodes. By genetically manipulating the offspring of these species, the researchers were able to suppress NCoR1, which normally acts to inhibit the buildup of muscle tissues.

In the absence of the inhibitor, the muscle tissue developed much more effectively. The mice with the mutation became true marathoners, capable of running faster and longer before showing any signs of fatigue. In fact, they were able to cover almost twice the distance run by mice that hadn't received the treatment. They also exhibited better cold tolerance.

Unlike previous experiments that focused on "genetic accelerators" this work shows that suppressing an inhibitor is a new way to build muscle. Examination under a microscope confirmed that the muscle fibers of the modified mice are denser, the muscles are more massive, and the cells in the tissue contain higher numbers of mitochondria -- cellular organelles that deliver energy to the muscles.

Similar results were also observed in nematode worms, allowing the scientists to conclude that their results could be applicable to a large range of living creatures.

The scientists have not yet detected any harmful side effects associated with eliminating the NCoR1 receptor from muscle and fat tissues. Although the experiments involved genetic manipulations, the researchers are already investigating potential drug molecules that could be used to reduce the receptor's effectiveness.

The researchers say their results are a milestone in our understanding of certain fundamental mechanisms of living organisms, in particular the little-studied role of corepressors -- molecules that inhibit the expression of genes. In addition, they give a glimpse at possible long-term therapeutic applications.

"This could be used to combat muscle weakness in the elderly, which leads to falls and contributes to hospitalizations," Auwerx says. "In addition, we think that this could be used as a basis for developing a treatment for genetic muscular dystrophy."

He added that if these results are confirmed in humans, there's no question they will attract interest from athletes as well as medical experts.