sexta-feira, 23 de abril de 2010

Entrevista à Doutora Leonor Fleming - Zebra-Fish

Em visita a um dos laboratórios do Instituto de Medicina Molecular, entramos em contacto com um outro modelo experimental: Peixe-Zebra.
O peixe-zebra é um peixe que é utilizado desde, aproximadamente, os anos 60. É da zona da Índia, de águas baixas e quentes – a sua temperatura óptima é de 28ºC; Come artémia - crustáceos muito pequeninos – paramécia (um protozoário) dada especialmente aos “bebés” e alimentos secos como os que damos aos peixes que se têm em casa que tão bem conhecemos.
Os peixes são mantidos todos na mesma sala, a 25ºC com um grau de humidade a 70% tentando criar as condições óptimas que os peixes têm no seu ambiente natural e estão devidamente identificados: linha de descendência, linha mutante, investigador, e data de nascimento.
A sua utilização como modelo deve-se, principalmente, à capacidade que esta espécie apresenta de regenerar tecidos: Têm capacidade de regenerar as caudas, o coração e a retina.
São um tipo de peixe de fácil manutenção, resistente e fácil de manipular; Apresentam também algumas características como fenótipos distinguíveis como cor, riscas, pintas/padrões que possibilitam a observação da transmissão de características e dos efeitos das mutações.
Ocupam pouco espaço e possibilitam reproduzir muito facilmente as experiências quando feitas em embriões uma vez que o embrião desta espécie é transparente permitindo observar o desenvolvimento dos órgãos e perceber como é que isso acontece o que é muito importante na biologia do desenvolvimento.
Outra razão que leva os cientistas a optarem por este modelo é que, actualmente, existem muitas técnicas que permitem o estudo na fase embrionária para fazer os transgénicos, os mutantes; ou seja, existem muitas ferramentas para trabalhar com este modelo o que o torna muito “apetecível”.
Os peixes são postos em caixas, caixas de cruzamento, para se reproduzirem. Os indivíduos são escolhidos e isolados em cada uma das caixas sendo assim possível controlar a transmissão de características. Por vezes, são postos mais do que um macho na caixa para aumentar as possibilidades de acasalar uma vez que são as fêmeas de peixe-zebra que escolhem e podem necessitar de um incentivo. Estas caixas apresentam uma grelha removível no fundo que é utilizada com o intuito de isolar os ovos postos para evitar que sejam comidos.
Em laboratórios podem ser cruzados uma vez por semana e um casal pode dar mais de cem embriões que se tornam adultos em três meses sendo nesta etapa que adquirem a capacidade de se reproduzirem; um grande número de indivíduos adultos e principalmente de embriões não é muito fácil de obter com qualquer espécie razão esta que constitui mais uma das vantagens inerentes ao modelo em causa.
O estudo em peixe-zebra é feito em diferentes etapas do seu desenvolvimento: embrionária, larvar e adulta.
Relacionado com o estudo na fase embrionário e apenas a título de curiosidade, descobrimos que esta espécie de peixes põe os ovos com o nascer do sol ou com o acender da luz em laboratório; Alguns investigadores necessitam dos embriões com determinado número de horas. Para que esse numero coincida com horas “laborais” - entre as 9h da manhã e as 5h da tarde - para evitar que tenham de trabalhar por exemplo às duas ou às quatro da manhã, criaram uma caixa – blackbox – na qual põem os peixes e determinam os ciclos dia/noite. Por exemplo, acendem a luz às três da tarde e apagam as 9 horas da manhã tendo assim o problema resolvido!
Um estudo que está a ser feito e que nos foi partilhado, dá-se, por exemplo, na fase larvar – depois de os ovos eclodirem (mais ou menos dois dias depois de postos) – em que os peixes já nadam, já não são embriões. A este nível de desenvolvimento estuda-se (entre outras coisas) processos envolvidos na cicatrização; no caso da investigadora Rita com quem tivemos a oportunidade de falar, trabalha-se no sentido de caracterizar o processo de regeneração.
Uma vez que para estudar a regeneração é necessário causar um dano, a cauda dos peixes é amputada de forma induzir o processo em causa. Para a amputação e uma vez que os peixes sentem a dor, estes são anestesiados. Após a amputação, o organismo dos peixes vai então reagir. Para caracterizar/estudar esta resposta são utilizados peixes transgénicos para um gene que está ligado a uma GFP o que possibilita observar onde e que esse gene está a ser expresso funcionando como um marcador; no caso em causa, a GFP marca a membrana das células permitindo observar a sua migração e assim, acompanhar o processo de regeneração.
O sistema utilizado para operar nos embriões é a micro-injecção; consiste em injectar – com uma agulha de vidro muito fininha - embriões ao estadío de uma única célula para inserção ou delecção de material genético como DNA ou RNA.
A desvantagem mais evidente é que não são mamíferos e como tal o seu grau de complexidade é muito inferior constituindo um bom modelo para a investigação mais básica chamada de biologia básica ou investigação base a partir da qual outros investigadores iram começar para proceder a investigações mais complexas, mais clínicas, através da utilização de outros modelos também mais complexos como por exemplo o ratinho que é um mamífero; O peixe é um óptimo modelo para estudar as estruturas mais simples, básicas, como o gene, a molécula, o percurso das células porque permite compreender os mecanismos mais básicos.
A investigação no peixe-zebra tem diferentes aplicações. Actualmente o estudo é feito no sentido de descobrir que genes e que mecanismos estão envolvidos no processo de regeneração de tecidos, como já foi mencionado, para perceber se depois é possível adaptar ao Homem. Por exemplo para aplicar por exemplo à cicatrização de feridas e a doenças como a assimetria dos órgãos (bebes que nascem com o coração virado ao contrário). Estudam-se diferentes mutações, diferentes linhas de peixes transgénicos que permitem perceber os mecanismos envolvidos nessas doenças.

Entrevista ao Doutor Tiago Outeiro - Leveduras

De que maneira é que as leveduras permitem a investigação de problemas que afectam o Homem? Como de processa a investigação? Qual o porquê da utilização deste modelo? – Perguntas as quais tiveram resposta em entrevista com o Dr. Tiago Outeiro.
Por João Mata, Maria B. Duarte e Rodrigo Silva

No passado dia 11 de Fevereiro, em entrevista com o doutor Tiago Outeiro e com a estudante de doutoramento tivemos a oportunidade de conhecer melhor o modelo experimental que diz respeito às leveduras e encontramos muitas respostas que procurávamos.
As leveduras são seres eucarióticos e, como tal, os ácidos nucleícos estão confinados no núcleo; a sua organização celular é semelhante à do Homem. Este factor constitui uma vantagem mas não é a única.
A utilização das leveduras como modelo justifica-se por muitas razões: são seres fáceis de manipular, não são patogénicos, com uma taxa de reprodução elevada (as leveduras reproduzem-se assexuadamente a cada 30-40 minutos), o seu genoma é conhecido (aproximadamente 6000 genes, 1996), não necessitam de muito investimento, são fáceis de manter e não ocupam muito espaço. Para além disto, uma vez que é um organismo utilizado na produção de pão, cerveja e álcool desde há muito anos (cerca de 20.000), é muito conhecido e toda a informação que existe acerca destes está muito bem organizada e muito completa num site; assim sendo, durante a investigação, qualquer dúvida que surja tem resposta quase que instantânea! Outra vantagem é que muitos dos genes mutados com as doenças humanas em conservados nas leveduras e que é fácil inserir e delectar genes do seu genoma.
A partir da investigação nestes seres vivos mais complexos que bactérias mas muito mais simples que os seres humanos, pode-se transpor para o Homem tendo sendo muito cuidado e tendo em conta outros factores que possam influenciar. Esta extrapolação é possível uma vez que o Homem e as leveduras apresentam mecanismos e proteínas homólogos.
Estes investigadores pertencem ao sector de investigação de doenças Neurodegenerativas do Instituto de Medicina Molecular; os seus estudos neste momento são feitos no sentido de tentar descobrir alguns mecanismos, processos e factos inerentes à ocorrência de Parkinson, Alzheimer e Huntigton. Contudo a utilização das leveduras é possível para muitos outros domínios. As células humanas mutadas responsáveis por estas doenças são bondosa e voluntariamente doadas por portadores das doenças que no geral se mostram sempre muito disponível e colaborantes.
Este modelo apresenta também algumas limitações uma vez que muitas proteínas existentes no Homem não existem nas leveduras e, sendo estas seres unicelulares e como tal muito mais simples que o Homem, há muito mecanismos que ocorrem neste que não têm lugar nas leveduras. É limitativo quando toca por exemplo a nível de neurónios ou comunicação pois, apesar de comunicarem entre si através de feromonas e coisas desse género, todo o processo de sinapses, conectores, neurotransmissores e receptores não acontece. Se a questão interesse dissesse respeito aos neurónios o modelo mais apropriado seria por exemplo os ratos. Mas se o interesse está em processos mais fundamentais, mais básicos, como por exemplo no que diz respeito a agregados de proteínas na célula, as leveduras são um bom modelo porque este processo é semelhante ao que se dá nos neurónios.
Um importante informação ainda a referir é que, a investigação com leveduras, à semelhança de muitos outros modelos, é utilizado e complementado com a utilização de outros modelos. A investigação passa por inúmeras etapas. O modelo escolhido à partida não é escolhido por acaso. São tidos em conta muitos factores.
As leveduras são utilizadas como “tubos de ensaio”; os investigadores conhecem a proteínas e a levedura. Sendo um organismo mais simples, possibilita observar e estudar melhor os mecanismos do funcionamento celular que dizem respeito à questão científica em causa.

sexta-feira, 29 de janeiro de 2010

Células de Linha Germinativa

Nos organismos multicelulares, as células germinativas são células que podem dar origem aos gâmetas, no caso dos animais são o espermatozóide e o óvulo. Em muitos animais as células germinativas primordiais diferenciam-se nas primeiras fases de desenvolvimento do embrião, migram para a região onde se formarão as gónadas e iniciam o processo de gametogénese. No processo de formação de células germinativas estão envolvidos dois processos de divisão celular: mitose e meiose.
Nas plantas, elas só se diferenciam, a partir de células meristemáticas durante o desenvolvimento dos órgãos sexuais, como a flor, nas angiospérmicas.
As mutações nas células germinativas são mais importantes do que as nas células somáticas porque a informação genética nelas contida é passada aos descendentes na reprodução sexuada.
A utilização de células germinativas como modelo experimental tem sido muito útil para se investigar a espermatogénese e a biologia da célula tronco, além de potencialmente apresentar importantes aplicações na produção de animais transgénicos, nas tecnologias de reprodução assistida, em pesquisas no campo da aquicultura e pecuária e preservação de espécies em perigo de extinção.
A investigação é feita através da marcação das células com um corante fluorescente.
Uma vez que este modelo diz respeito a manipulaçao genética (estas técnicas tem o objetivo de mudar, em definitivo, o genoma do individuo e descendentes, antes do nascimento), traz consigo muitas questões bioéticas. A mudança definitiva do genoma não é apenas um acto de experimentação científica para avanço do conhecimento da biologia humana, mas também um acto de manipulação da constituição biológica da humanidade. Estas questões éticas tomam dimensões maiores quando dizem respeito a pessoas, à especie humana.

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quinta-feira, 28 de janeiro de 2010

Drosophila Melanogaster


A drosophila melanogaster mais conhecida por mosca da fruta é uma das espécies mais utilizadas como modelo experimental em biologia, para estudos de genética, fisiologia, doenças microbianas e evolução da vida. Todos os organismos têm o mesmo programa genético; logo, a compreensão dos processos de transcrição e replicação na drosophila ajuda-nos a compreender estes processos noutros seres eucariontes, incluindo o Homem.
O genoma da drosophila contém quatro pares de cromossomas: um par de cromossomas sexuais e três pares de autossomas. Cerca de 75% das doenças humanas conhecidas são também reconhecidas no código genético das drosophilas e 50% das sequências proteicas da mosca têm semelhanças mamíferas.
A drosophila é utilizada como modelo genético para diferentes doenças humanas incluindo as doenças neurodegenerativas Parkinson, Huntington, Ataxia espinocerebelar e Alzheimer. A mosca é também usada para estudar mecanismos relacionados com o stress oxidativo e de envelhecimento, imunidade, diabetes e cancro, também como o abuso de drogas. É um dos organismos mais estudados na investigação biológica, particularmente na genética e desenvolvimento biológico por diversas razões:
- O tratamento e a cultura requerem pouco equipamento e pouco espaço mesmo quando se usam grandes culturas, o custo total é baixo.
- Desenvolve-se rapidamente e a sua morfologia é facilmente observável quando estão anestesiados.
- O tempo de gestação é curto (cerca de dez dias em temperatura favorável) portanto várias culturas podem ser estudadas em poucas semanas.
- Produzem grande descendência (as fêmeas libertam até 100 ovos por dias, 2000 durante a sua vida)

- Machos e fêmeas são facilmente distinguíveis e as fêmeas virgens são facilmente isoladas, facilitando os cruzamentos genéticos.

- Tem um genoma simples, quatro pares de cromossomas: 3 pares de autossomas e um par de cromossomas sexuais.

- Os machos não apresentam recombinações meióticas, facilitando os estudos genéticos.
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quarta-feira, 27 de janeiro de 2010

Ratos e Ratinhos

Os ratos e ratinhos, como todos sabemos, são mamíferos que são especialmente utilizados em experimentação animal; São utilizados no estudo de doenças com grande impacto actual nos humanos como por exemplo, a depressão, a dor e o stress.
A manipulação genética em animais experimentais, nomeadamente no rato e no ratinho, abriu assim muitas perspectivas à Biomedicina moderna, nomeadamente, a possibilidade de reproduzir doenças humanas, mesmo “complexas” – como a diabetes e o lupus, de estudar os respectivos mecanismos e ensaiar novas estratégias terapêuticas; o trabalho com doenças humanas é largamente conduzido em animais ou microorganismos.
Os ratos e ratinhos são a espécie de vertebrados mais utilizada, muito popular pela sua abundância, tamanho, preço, facilidade em lidar e rápida reprodução. Características que representam as inúmeras vantagens no que diz respeito à utilização deste modelo.
Os Ratinhos são considerados o modelo principal no estudo de doenças humanas hereditárias, estudos genéticos, por compartilharem cerca de 99% de seus genes com os seres humanos e uma vez que o seu metabolismo acelerado permite retirar determinados genes, uma característica muito importante quando, por exemplo, se estuda uma doença humana neurodegenerativa. Por outro lado, o sistema nervoso dos ratos apresenta uma enorme semelhança estrutural com o cérebro humano; são animais possíveis de treinar na execução de diversas tarefas e ao longo de tempo têm-se desenvolvido uma miríade de testes comportamentais. Os ratos são também muito utilizados para a fisiologia, toxicologia e pesquisa para o cancro, mas a manipulação genética nestes é muito mais difícil do que nos ratinhos o que limita muito a sua utilização.
Fica a saber mais em:

Leveduras

As leveduras (pertencentes ao grupo dos fungos) são organismos eucarióticos unicelulares que existem no solo, ar, plantas, frutos e alimentos.
Tem grande importância para a Biotecnologia pelo seu papel milenar na produção de pão, vinho e cerveja, devido à sua capacidade de produzir álcool (principalmente o etanol, presente em bebidas fermentadas) e dióxido de carbono (que permite a expansão da massa do pão) a partir de açúcares que são assim considerados uma fonte de energia renovável.

A produção de bio-etanol a partir de açúcares é um bom exemplo da aplicação industrial da levedura.

Outra aplicação importante das leveduras na Biotecnologia moderna que assume ainda um carácter pioneiro, é a sua utilização como organismo hospedeiro na produção de proteínas recombinantes de interesse farmacêutico como por exemplo, a vacina da Hepatite B.
Além de desempenhar um importante papel ao nível de processos biotecnológicos relevantes, a levedura S.cerevisiae é ainda amplamente utilizada como modelo experimental eucariótico em estudos de biologia fundamental e aplicada.
Esta levedura é não-patogénica (não provoca doenças), facilmente cultivada em laboratório em condições pré-determinadas e passíveis de serem controladas pelo manipulador, sendo ainda fácil de manipular geneticamente; Foi o primeiro organismo eucariótico a ter o seu genoma totalmente sequenciado (1996).
Existem hoje disponíveis uma série de ferramentas biológicas de grande importância, como é o caso da colecção de mutantes Euroscarf, que inclui estirpes de levedura que possuem individualmente eliminados os cerca de 6000 genes da levedura. Esta colecção de mutantes tem vindo a contribuir para a análise funcional dos novos genes, uma vez que se pode determinar o efeito causado pela eliminação individual de um determinado gene, por comparação do seu fenótipo com o fenótipo apresentado pela estirpe original.
As potencialidades das leveduras como modelo de estudo de organismos superiores, inclusive o Homem, têm vindo a ser amplamente demonstradas. Em particular, a ocorrência em levedura de proteínas homólogas a proteínas humanas envolvidas em doenças hereditárias.


Fica a saber mais em:

http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=321&ordem=1
http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=321&ordem=2
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_grad2004/microorganismos/levedura.jpg