Cientistas dão passo importante rumo a cérebro artificial

Modelo tridimensional do cérebro

Cientistas suecos anunciaram ter dado o primeiro passo para criar um modelo tridimensional do cérebro.

Um modelo artificial de cérebro poderia elevar todas as pesquisas neurocientíficas a um novo patamar, permitindo experiências que hoje só podem ser parcialmente simuladas em cérebros de cobaias, muito diferentes dos cérebros humanos.

O grupo, formado por cientistas das universidades Chalmers e Gotemburgo, conseguiu estimular a formação de redes neurais vivas e funcionais usando um substrato de nanocelulose, um material biológico.

"Foi um grande desafio. Mas, depois de muitos experimentos, nós descobrimos um método para fazer as células aderirem ao suporte dando-lhes uma maior carga positiva. Agora nós temos um método estável para cultivar neurônios sobre a nanocelulose," comemora o Dr. Paul Gatenholm, coordenador do estudo.

Células nervosas crescendo sobre uma estrutura tridimensional de nanocelulose, o primeiro passo para criar o que os cientistas chamam de "cérebro artificial".

Células em 3D

Cultivar neurônios em laboratório é simples, mas eles crescem nos chamados discos de Petri, ou seja, somente formam redes neurais sobre o plano do recipiente de vidro.

Ocorre que o cérebro humano é tridimensional. Por isto os cientistas procuram desenvolver suportes capazes de permitir que os neurônios, assim como as células de outros órgãos, cresçam de forma parecida como o fazem no corpo.

No experimento agora realizado com sucesso pelos cientistas suecos, os neurônios desenvolveram interconexões, as chamadas sinapses, tão logo começaram a se desenvolver sobre o suporte de nanocelulose.

Os pesquisadores agora podem usar impulsos elétricos e substâncias químicas sinalizadoras para gerar impulsos nervosos, que se espalham pela rede neural da mesma maneira que o fazem no cérebro.

Eles também poderão estudar como as células nervosas reagem a outras moléculas, tais como fármacos, ou novas moléculas candidatas a medicamentos.

Cérebro artificial

Segundo a equipe, seu objetivo é desenvolver "cérebros artificiais", marcadamente simplificados, é claro, mas suficientes para estudar, por exemplo, a destruição das sinapses, que é um dos primeiros sinais do Mal de Alzheimer.

Na verdade, todas as pesquisas na área das neurociências poderão ter um grande impulso com este desenvolvimento.

E não apenas isso: segundo a equipe, hoje os programadores de computador usam as chamadas redes neurais para desenvolver softwares muito complexos. Esses programas chamam-se redes neurais porque têm seu funcionamento inspirado nas redes de neurônios do cérebro.

Com a possibilidade de construir redes neurais biológicas vivas, será possível criar o que eles chamam de biocomputadores, ou seja, computadores que funcionam não com base em processadores de silício, mas em células vivas.

O que é nanocelulose

O material utilizado pelos cientistas é a nanocelulose, uma celulose derivada das plantas, mas cujas fibras são muito pequenas, com dimensões medidas em nanômetros.

Uma fibra típica de nanocelulose tem entre 5 e 20 nanômetros de espessura e até 2.000 nanômetros (equivalente a 2 micrômetros, ou 0,002 milímetro) de comprimento.

A nanocelulose pode ser sintetizada por bactérias, que tecem uma estrutura muito densa de fibras de celulose.

Ela também pode ser isolada pelo processamento da polpa de madeira em um homogeneizador de alta pressão.

Empresa fluminense desenvolve pomada antibiótica contra a superbactéria Sarm

Débora Motta

Centers for Disease Control and Prevention 

A superbactéria Sarm: considerada a principal responsável pelas infecções hospitalares, ela se aproveita de lesões na pele 

Uma pomada antibiótica, desenvolvida a partir de uma espécie de planta da Mata Atlântica ainda desconhecida, pode ser uma forte aliada contra infecções cutâneas pela superbactéria Sarm (Staphylococus aureus, resistente à meticilina), frequentemente associada às infecções hospitalares. A substância química natural que confere ao produto propriedades medicinais é a aureociclina, que foi isolada de uma rara flor da Serra do Mar, de pétalas brancas e miolo amarelo (Kielmeyera aureovinosa), em testes realizados nos laboratórios da empresa fluminense Extracta Moléculas Naturais. Até o momento, ela tem se mostrado mais eficaz que seus concorrentes disponíveis no mercado farmacêutico, por sua baixa toxicidade e alta eficiência em destruir o germe.

De acordo com o coordenador do projeto e presidente da Extracta, o médico Antonio Paes de Carvalho, que também é professor titular do Instituto de Biofísica, do Centro de Ciências da Saúde, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), a nova espécie de planta foi descoberta em uma propriedade rural de São José do Vale do Rio Preto, na região serrana do estado, durante uma incursão do botânico Mario Gomes, a serviço da empresa. Ela foi registrada em um grande banco de dados, que já reúne quase 12 mil exemplares de extratos de plantas da biodiversidade brasileira, com potencial para a fabricação de medicamentos. “O banco de extratos da empresa é plenamente autorizado pelo Conselho de Patrimônio Genético do Ministério do Meio Ambiente”, diz o pesquisador. “Cerca de 80% do acervo é de espécies coletadas nas matas fluminenses”, completa. 

O projeto foi contemplado pela FAPERJ com o edital de Auxílio a Projetos de Inovação Tecnológica, depois que o estudo recebeu um apoio inicial da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep). Além de catalogar a nova espécie de planta, os pesquisadores da Extracta identificaram uma molécula nova, desconhecida da química, no complexo ativo do extrato da Kielmeyera aureovinosa.“Trata-se de um produto com aplicação importante para a saúde pública, que até então não foi encontrado em outras áreas do País”, destaca Carvalho. Ele conta que, para chegar à droga inovadora, foi necessário testar diversas outras plantas. “De 49 plantas que apresentavam algum potencial farmacêutico contra o Sarm, entre as catalogadas no banco de extratos da empresa, a Kielmeyera aureovinosa foi a que apresentou o melhor resultado”, relata.

Biodiversidade com potencial de cura

Divulgação Extracta 

 

À frente da Extracta, o pesquisador Antonio Paes de Carvalho: aureociclina já tem propriedade intelectual 

Atualmente, o projeto está na fase de testes pré-clínicos. “Estamos aguardando mais investimentos para prosseguir com os estudos e podermos chegar à etapa de ensaios clínicos, com voluntários saudáveis e, posteriormente, com pessoas infectadas com o Sarm. Essa fase precisa da autorização da Anvisa,”, conta Carvalho. “Só a partir desse ponto, será possível viabilizar a entrada do produto no mercado”, pondera o pesquisador. A outra vertente da pesquisa é agroflorestal. “Estamos distribuindo mudas certificadas a três propriedades rurais na região serrana para impulsionar o cultivo da planta, que é a matéria-prima para a preparação do medicamento”, diz.

A escolha do pesquisador de trabalhar com a aureociclina na forma de pomada, e não na de comprimidos, que teriam impacto maior na indústria farmacêutica, deve-se a uma questão prática: custo e benefício. “É cerca de 80 vezes mais barato investir na fabricação da pomada do que de comprimidos, o que também iria requerer testes mais sofisticados. Mas estamos abertos a essa ideia, se tivermos investimentos adequados no futuro”, compara Carvalho. O desenvolvimento da pomada, contudo, promete ser um importante passo para cortar o mal pela raiz – ou melhor, pela porta de entrada da doença, que é a pele. “As infecções pela superbactéria Sarm começam pela pele. Elas costumam ocorrer em pacientes internados em hospitais e em pessoas que praticam esportes que requerem contato físico intenso”, detalha.

O produto inovador não pôde ser patenteado no País, mas teve um pedido de patente provisional registrado nos Estados Unidos. “A aureociclina já tem propriedade intelectual, porque descobrimos a planta e inventamos um remédio a partir dela. O grande empecilho é a legislação brasileira, que proíbe qualquer patente de produto extraído da natureza, deixando o caminho aberto para quem quiser copiar o produto ou se apropriar de exemplares da nossa biodiversidade”, destaca. E prossegue: “O Brasil infelizmente está nessa posição jacobina de não aceitar nenhuma patente de material obtido da natureza, em vez de aproveitar a biodiversidade como vantagem competitiva”, contemporiza.

Divulgação Extracta 

A nova espécie, Kielmeyera aureovinosa: a) raiz; b) tronco; c) folha; d) caule; e) ramo florífero; f) fruto e sementes; g) botão floral

A superbactéria Sarm é uma mutação do Staphylococcus aureus, bactéria que coloniza a epiderme e as fossas nasais e é a principal responsável pelas infecções hospitalares. Ela costuma se aproveitar de pequenas lesões na pele, como aquelas provocadas nos pacientes por sondas, e depois que se expande pode causar infecções sistêmicas letais. Mas para além dos hospitais, a ocorrência do Sarm tem crescido na comunidade. “A grande preocupação é que a superbactéria tem sofrido mutações e ficado cada vez mais resistente, devido ao uso indiscriminado de antibióticos pela população”, explica o médico.

A Extracta, fundada em 1998, foi a primeira empresa brasileira a obter uma licença especial do Ministério do Meio Ambiente para acessar a biodiversidade nacional com o objetivo de preparar uma grande coleção de extratos para a bioprospecção, isto é, a pesquisa de material biológico voltada para a exploração de recursos genéticos. Em dez anos de existência da empresa, foram mais de 225 expedições em busca de amostras vegetais, que incluíram incursões à Mata Atlântica e à floresta amazônica. Além do médico e professor Antonio Paes de Carvalho, participam deste projeto os pesquisadores Mario Gomes, botânico e descobridor da Kielmeyera aureovinosa; Otavio Padula de Miranda, microbiologista; Lisieux Julião, química e bióloga; e Giselle Accioly, coordenadora do setor de qualidade no estudo do produto. Todos participam como coinventores na patente provisional apresentada à agência americana de marcas e patentes, o USPTO. 

FAPERJ - Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro