As sete maiores descobertas científicas de 2013

Seguindo a linha da respeitada revista Science, o Prisma Científico começa o ano de 2014 relembrando o que foi feito de melhor pelos cientistas ao redor do mundo no ano passado.

Entre avanços no combate ao câncer e tornar o cérebro transparente, o ano de 2013 foi mais um ano de grandes conquistas na área científica.

7 - Sono

Responda rápido, qual é a função do sono? Essa é a pergunta de 1 milhão de dólares para os cientistas que investigam o sono. Pense bem, quando dormimos não somos capazes de realizar tarefas essenciais para nossa sobrevivência como comer, se reproduzir ou achar um abrigo, por que então passamos quase um terço de nossas vidas nesse estado de torpor? Apesar de várias teorias a respeito da funcionalidade do sono como consolidação de memórias, regulação do metabolismo ou manutenção do sistema imunológico, poucas evidências concretas apoiam essas teorias.

Em outubro do ano passado, um grupo de pesquisadores da Universidade de Rochester em Nova York finalmente conseguiu uma evidência forte o suficiente para apoiar um possível papel do sono, limpar o nosso cérebro. Foi observado que durante o sono, o volume de líquido cefalorraquidiano presente no cérebro de camundongos aumentava em 60%. Esse líquido percorre todo o cérebro, e dessa maneira, carrega consigo grande parte das impurezas acumuladas para fora dele.

Marcado em vermelho estão as impurezas limpadas durante o sono, e do lado esquerdo, em verde estão as impurezas limpadas durante a vigília (Fonte: ScienceMag)

Do lado esquerdo estão as impurezas (vermelho) limpadas durante o sono , e do lado direito, as impurezas (verde) limpadas durante a vigília (Fonte: ScienceMag)

Segundo esses cientistas, um dos motivos que faz com que esse processo ocorra com mais eficiência durante o sono seja devido ao alto consumo energético necessário para que ele aconteça. Ou seja, durante o dia seu cérebro está gastando energia para interagir com o ambiente que o cerca e a noite ele se preocupa mais com a sua própria limpeza.

Xie L et al. 2013 Sleep deprives metabolite clearance from the adult brain Science6 - Raios cósmicos

Não, não vou falar de uma arma nova inventada por Lex Luthor para destruir o Super-homem. Raio cósmico é apenas o nome dado ao conjunto prótons e núcleos atômicos incrivelmente energizados que atravessam o universo. Você pode nunca ter ouvido falar deles, mas com certeza esses raios já tiraram o sono de muitos engenheiros da NASA. Apesar de não sentirmos drasticamente os efeitos desses raios (graças a nossa querida atmosfera), os raios cósmicos são altamente danosos para equipamentos eletrônicos que se encontram no espaço (sua alta energia é capaz de alterar o funcionamento de materiais presentes nos circuitos dos equipamentos).

Supernova (Fonte:ScienceMag)

Supernova (Fonte:ScienceMag)

A grande descoberta feita, graças ao telescópio espacial Fermi, e que confirmou a teoria já presente na literatura da astrofísica, é que os raios cósmicos tem origem a partir da explosão de uma estrela, evento conhecido como supernova. A dificuldade com a qual os investigadores lidavam é que os componentes presentes nos raios cósmicos apresentam uma alta carga elétrica, e ao navegar pelo universo antes de chegar à órbita da Terra, e serem detectados pelos satélites, eles interagiam com diversas campos magnéticos interestelares. Sendo assim, a trajetória feita por eles não era linear partindo da sua origem para a Terra.

Complicado né? Vamos tentar simplificar. Imagine que o galã do momento Caio Castro tenha que atravessar uma sala cheia de fãs histéricas e que uma pessoa na saída tenha que traçar sua trajetória assim que ele chegar a seu destino. Apesar do plano do galã seja andar em linha reta até a saída do outro lado, a partir do momento que ele começa a andar, as fãs enlouquecidas irão puxá-lo e agarrá-lo por todos os lados. Sua trajetória, apesar de permanecer orientada para frente, não será linear, e passará a ser comandada pela força dos puxões e empurrões das fãs. Por conta disso, para a pessoa que se encontra na saída fica muito mais difícil traçar o caminho feito pelo ator até sua origem do que se ele tivesse sido feito linearmente.

Ackermann M et al. 2013 Detection of the characteristic pion-decay signature in supernova remnants Science5 - CRISPR

No ano passado, uma técnica inovadora da genética foi posta em prática por diversos laboratórios e apresentou resultados promissores em diversas áreas. Cerca de 50 publicações em um período de 10 meses empregaram a técnica chamada CRISPR, deixando claro o grande interesse por parte dos cientistas.

CRISPR

Bacteriófago (amarelo) sendo infectado por vírus (verde) (Fonte: ScienceMag)

Funciona da seguinte maneira: o CRISPR é um complexo proteíco derivado de bacteriófagos que é associado a uma sequência de RNA similar a sequência alvo no gene do organismo a ser manipulado. Quando a sequência de RNA é identificada, o CRISPR corta fora a sequência do organismo. Imagine uma corda que recebe dois cortes, sendo possível então retirar um pedaço da corda toda. A partir daí duas coisas podem acontecer: ou a célula se recupera sozinha e reconecta os segmentos que sobraram, ou uma nova sequência pode ser posta no lugar da retirada.

Utilizando essa técnica já foi possível desabilitar a atividade do vírus HIV que estavam dentro das células do sistema imune até mudar a espécie de arroz produzida de uma mesma planta. Obviamente, para que o CRISPR passe das bancadas de experimentação para o a clínica humana, muitos passos ainda precisam ser dados. Essa técnica pode representar um avanço enorme para a área de saúde permitindo a manipulação de sequências genéticas defeituosas substituindo-as por sequências mais funcionais.

Cong L et al. 2013 Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems  Science

4 - Organóides

Ficção científica sem a ficção. Em julho do ano passado, um grupo de cientistas japoneses reportou pela primeira vez o desenvolvimento de um organoide, mini-orgãos criados totalmente no laboratório. Através do uso de células-tronco pluripotentes, um mini-fígado humano foi criado. O grande lance desse trabalho foi que a organização das células-tronco ocorreu de uma maneira coordenada permitindo o desenvolvimento de uma estrutura organizada, diferente da confusão observadas em tentativas iniciais.

Comparação entre um corte histológico do cérebro de um camundongo (direita) e do mini-cérebro (esquerda) (Fonte: ScienceMag)

Comparação entre um corte histológico do cérebro de um camundongo (esquerda) e do mini-cérebro (direita) (Fonte: ScienceMag)

Impulsionados por essa descoberta, grupos de pesquisa da Áustria, EUA, Inglaterra e Espanha se juntaram e foram criados organoides como rins e cérebro. O interessante é que devido à falta de circulação sanguínea, os mini-órgãos param de crescer quando chegam ao tamanho de uma semente de maçã, bem pequenininho. Graças a essa técnica, alguns insights importantes a respeito do desenvolvimento de problemas de saúde como a microcefalia puderam ser feitos e um novo caminho foi aberto para a engenharia genética.

Takebe T et al. 2013 Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant Nature3 - Microbiota

Você sabia que a maioria das células e do código genético do seu corpo não pertencem a você? Por mais que os maníacos de limpeza tentem, nós estamos intrinsicamente ligados a nossa microbiota – as bactérias que vivem dentro de nós. Apesar de bem conhecida, pouco se sabia a respeito do impacto que essa microbiota causava sobre a nossa saúde.

Criança vítima da má-nutrição (Fonte: ScienceMag)

Criança vítima da má-nutrição (Fonte: ScienceMag)

Um conjunto de estudos realizados ano passado demonstrou que muitos dos problemas de saúde vivenciados por nós, podem ter suas raízes nessas bactérias. De desenvolvimento de pedra nos rins ao autismo, muitas das perguntas podem ser respondidas se tentarmos achar a resposta não na nossa biologia, mas na das criaturas que nos habitam.

Com a expansão do nosso conhecimento de saúde humana, agora abarcando essas bactérias, a compreensão das duas pontas do espectro da alimentação, a má nutrição e a obesidade, pode sofrer uma revolução. Para saber um pouco mais sobre esse assunto releia o post do Prisma Como explicar os chamados magros(as) de ruindade?.

Trehan I et al. 2013 Antibiotics as part of the management of severe acute malnutrition N. Eng. J. Med.2 - Clarity

Não satisfeitos com o prêmio de técnica do ano de 2010, os pesquisadores do laboratório do Dr. Karl Deisseroth, de Stanford, publicaram em 2013 a técnica chamada CLARITY. Totalmente inovadora, essa técnica permite dissolver a gordura cerebral sem alterar sua estrutura celular.

Utilizando o CLARITY, o cérebro se torna transparente à luz, porém ainda se mantêm permeável a moléculas. Assim, os cientistas são capazes de marcar grupos de neurônios e observar as dinâmicas das redes in situ. Em um estudo inicial, foi possível visualizar o padrão de conectividade do cérebro de um menino que tinha autismo, confirmando parte dos achados em modelos animais.

Cérebro de uma camundongo após processamento do clarity evidenciando a rede de neurônis marcados (verde) (Fonte: Nature)

Cérebro de um camundongo após processamento do CLARITY evidenciando uma rede de neurônios (verde) (Fonte: Nature)

Mas pra quem pensa que o processo de clarificar o cérebro é uma tarefa simples, pense novamente. Para que uma porção de 4 mm de cérebro de camundongo se torne transparente, são necessários 9 dias. As possibilidades criadas a partir do CLARITY deixou neurocientistas do mundo inteiro embasbacados, inclusive nós aqui do Prisma.

Chung K et al. 2013 Structural and molecular interrogation of intact biological systems Nature1- Imunoterapia

Apesar de não ser novidade no ramo da pesquisa básica, a imunoterapia para o tratamento de câncer teve um aumento vertiginoso, e muito bem sucedido, nos últimos anos, resultando em grandes conquistas no ano de 2013. Como consequência do sucesso da imunoterapia, uma lição muito valiosa é ensinada para os cientistas e pesquisadores das mais diversas áreas: não limite sua atenção apenas para o fenômeno em estudo, amplie seu campo de observação.

Esquema do funcionamento da imunoterapia. Na parte superior, um agente externo (rosa) ativa o sistema imune (cinza) que por sua vez ataca as células do câncer (marrom) em baixo. (Fonte: ScienceMag)

A imunoterapia representa uma terapia indireta sobre o câncer, isso porque o seu alvo não é o câncer em si, mas sim o sistema imunológico do paciente. Trabalhos históricos demonstraram que as células tumorais são capazes de evadir os mecanismos de defesa do sistema imunológico. A imunoterapia visa ativar esse sistema para que o próprio organismo combata o problema. Sendo assim, compostos ativadores do sistema imune tiveram um grande sucesso na remissão e cura de câncer em diversos experimentos básicos.

No ano passado, uma série de experimentos clínicos foi realizada utilizando os fármacos Nivolumab e Ipilimumab que demonstraram um aumento na longevidade de pacientes tanto com câncer em estágios iniciais como também estágios avançados. Se a pesquisa em  oncologia, experimental e clínica, mantiver o gás de 2013, acredito que muito em breve poderemos contar com um grande arsenal de terapias contra o câncer.

Wolchok J et al. 2013 Nivolumab plus Ipilimumab in advanced melanoma N. Eng. J. Med.

Cientistas ao redor do mundo estão esperançosos com esse novo ano que começa. Assim como eles, o Prisma aguarda ansiososamente para saber o que a ciência reserva para nós em 2014.

Acha que alguma descoberta foi esquecida? Deixe sua opinião nos comentários

5 respostas em “As sete maiores descobertas científicas de 2013

  1. Pingback: As sete maiores descobertas científicas de 2014 | Prisma Científico

    • É exatamente isso que a Martina falou no comentário acima. A confirmação do Boson de Higgs feita pelos pesquisadores do CERN foi notificada em 2012. Inclusive, segundo a própria revista Science, essa foi a maior descoberta daquele ano.

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