Pequenos cérebros, grandes ideias – Prisma Entrevista

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Você já deve ter ouvido falar de algum laboratório ou cientista que utiliza chipanzés ou outros primatas para fazer experimentos científicos e entender melhor algum fenômeno biológico também observado no ser humano. Talvez já tenha visto alguma pesquisa na televisão que empregou algum roedor como modelo de alguma doença e baseou-se neste estudo para desenvolver algum fármaco. Mas você sabia que moscas, abelhas e até vermes podem ser utilizados para compreender melhor nosso organismo e muitas dos fenômenos e características marcantes da raça humana?

Em outubro deste ano (2014) participei da 3ª edição do curso Small Brains, Big Ideas (SBBI) oferecido em Santiago e Valparaíso no Chile, com o intuito de treinar jovens cientistas da América Latina em diversas abordagens experimentais fazendo uso de animais invertebrados. O curso foi majoritariamente organizado por professores de diversas faculdades chilenas com a participação de docentes de faculdades norte americanas e inglesas. Dê uma olhada no vídeo de divulgação da 3ª edição do SBBI!

Entre diversas palestras, aulas práticas com abelhas, moscas e vermes, escaladas de montanhas e passeios por Santiago com meus colegas alunos e professores, entrei em contato pela primeira vez com este interessante mundo da pesquisa com modelos invertebrados. Fiquei assombrado com a grande contribuição que animais como a Drosophila melanogaster (a mosca de fruta) e o Caenorhabdtis elegans já ofereceram para a pesquisa biomédica e básica. Para compartilhar com vocês um pouco deste mundo dos invertebrados na ciência, decidi entrevistas dois dos organizadores do curso: a Dra. Jimena Sierralta, da Universidade do Chile e o Dr. John Ewer, da Universidade de Valparaíso.

Dra. Jimena Sierralta e Dr. John Ewer

Dra. Jimena Sierralta e Dr. John Ewer

Prisma Cientifico – Vocês poderiam dizer um pouco sobre seus interesses e qual é o foco de investigação de seus laboratórios?

Jimena Sierralta – Meu laboratório estuda a sinapse, morfologia e fisiologia neuronal. Eu também me interesso por como as sinapses podem mudar durante o curso de vida do organismo. Estes são meus principais tópicos. Eu também estou fazendo algumas colaborações no qual estamos investigando o papel do retículo endoplasmático no transporte intracelular do axônio e o papel do UPR (Unfolded Protein Response) na função neuronal.

John Ewer – Eu sempre me interessei por comportamentos e pelo controle comportamental e eu descobri na pós-graduação que abordagens genéticas eram muito úteis e informativas. Por isso eu fiz meu doutorado em ritmos circadianos e a partir daí eu fui para outros comportamentos. Eu tenho tentado entender como peptídeos regulam o comportamento, especialmente os ritmos circadianos. Eu gosto dessa ideia de usar ferramentas genéticas para manipular os animais e fazer de cada um deles um experimento diferente.

Prisma – Modelos animais invertebrados na ciência: quem são eles e porque usá-los?

Jimena – Bom, os modelos animais invertebrados mais úteis são o C. elegans e a Drosophila. Eles são úteis por conta da genética, mas você pode usar vários tipos de invertebrados para aprender como o cérebro funciona, por exemplo. No entanto, o C. elegans e a Drosophila não são os únicos, tudo depende do seu interesse e o que você quer estudar. Por que usá-los? Bom, pelo menos os dois modelos que eu falei são muito úteis para ciência biomédica e básica, além de serem muito baratos de serem utilizados, mantidos e para manipular geneticamente. Além disso, a comunidade que os utiliza é muito generosa e colaborativa. Eu particularmente acho que eles são modelos muito bonitos, são criaturas bonitas de se trabalhar.

Caenorhabdtis elegans e Drosophila melanogaster

Caenorhabdtis elegans e Drosophila melanogaster

Prisma – O que os motivou a criar o curso Small Brains, Big Ideas (Pequenos Cérebros, Grandes Ideias)?

Jimena – Em 2003 eu organizei o primeiro curso porque quando eu voltei para o Chile depois do meu pós-doutorado, no qual eu trabalhei com moscas, eu me senti muito sozinha. Eu tive que aprender muita coisa por mim mesma sem colaborações com nenhum outro grupo. Eu sabia de apenas outra pessoa que estava numa posição similar, minha colega Fernanda Ceriani. Quando ela voltou para a Argentina, ela também não tinha com quem trabalhar. Eu pensei “Eu tenho amigos, eu posso solicitar apoio financeiro e criar um curso no qual as pessoas na América do Sul poderiam aprender sobre os modelos invertebrados e como usá-los no contexto laboratorial”. Em 2003, eu basicamente convidei meus amigos e fizemos o primeiro curso que foi muito bom, tanto para mim como para os outros professores e os alunos participantes. No entanto, o esforço para fazer o curso foi muito grande, especialmente porque não tínhamos espaço físico para fazer as atividades. Inclusive, para o primeiro curso, eu tive que mobilizar todo meu laboratório e minha equipe para fazer as aulas práticas. Nos anos seguintes nós tentamos alguns apoios maiores para bancar o curso, mas não conseguimos. Após um tempo, eu conheci Yuli Fuentes, que era da UMASS (Universidade de Massachusetts), e ela me incentivou a fazer o curso novamente. Nós entramos em contato com John, e ele estava disposto a nos ajudar e investir no curso, apesar de ter recentemente voltado para o Chile. Yuli foi importante, pois ela mobilizou a faculdade UMASS, tanto os docentes quanto a instituição. Então, em 2010, foi oficialmente feito o primeiro Small Brains, Big Ideas (SBBI) que foi um grande aprendizado para nós. O curso foi muito bom, o que fez com que a UMASS concretizasse a relação conosco para futuros cursos.

John – Eu fui convidado pela Jimena e me pareceu uma ótima ideia. Assim como no caso dela, quando eu voltei do exterior existiam três ou quatro laboratórios trabalhando com Drosophila no Chile. Atualmente são seis ou sete, não muitos. Em UMASS você tem esse mesmo número de laboratórios no mesmo corredor. Por isso é muito bom ter esses cursos, pois você faz amizade com os colegas que estão trabalhando na mesma área que você. Agora eu conheço a Jimena e nós estamos envolvidos nesse projeto complicado que demanda de muito esforço e trabalho que vai desde o design das aulas, quem vai pegar tal pessoa até quem fica responsável por criar as moscas. Eu estou muito feliz por fazer parte desse curso que funciona muito bem.

human flyPrisma – Durante o curso, várias palestras e aulas demonstraram exemplos de modelos invertebrados em ciências biomédicas. Como uma mosca ou verme podem oferecer conhecimento úteis para os seres humanos?

Jimena – Através de várias maneiras. Atualmente, com estes modelos, você pode simular algo que é particular do ser humano, como uma hepatite ou esquizofrenia. Dessa maneira você pode observar profundamente a base desses fenômenos. Muitos dos genes associados a doenças em humanos podem ser encontrados na Drosophila ou no C. elegans e assim você pode buscar a função básica de tal gene. A partir daí, você pode encontrar genes que suplementam ou suprimem tal função e assim você pode tentar desenvolver um medicamento, por exemplo.

John – Existe uma homologia genética muito forte que pode ser achada entre todos os animais, ou seja, os genes de todos os animais são muito similares. Por exemplo, cerca de 70% dos genes que causam doenças em seres humanos tem homólogos diretos. Dessa maneira, você pode estudar o que um gene faz em um contexto experimental simples e mesmo que não consiga uma conexão direta você pode aprender sobre princípios biológicos. Por exemplo, os corpos de cogumelo presentes no cérebro da Drosophila, mas não no cérebro humano, estão associados com o aprendizado associativo. Por isso você pode estudar o mesmo fenômeno em sistemas diferentes, e isto é heuristicamente muito poderoso. Existem também os casos em que há uma conexão bem direta como os microRNA, RNA de interferência e relógios circadianos e muitos outros fenômenos bem conservados.

Prisma – Quais foram as maiores descobertas científicas alcançadas usando a C. elegans ou a Drosophila?

Dr. Seymour Benzer

Dr. Seymour Benzer

Jimena – Eu acho que com a Drosophila foi a descoberta dos homeobox e os diversos princípios para o desenvolvimento fetal, mas este é apenas um entre muitos outros. Por exemplo, na história recente, Seymour Benzer propôs essa mudança de paradigma de que o comportamento pode ser genético, algo inimaginável antes. Ele só não ganhou o prêmio Nobel, pois faleceu antes, mas acho que ele merecia por conta deste conceito. Só de pensar que o comportamento é ligado diretamente ao código genético foi uma enorme descoberta científica.

John – Você também pode usar ferramentas genéticas para analisar o comportamento. Agora nós não damos valor, mas isso era extremamente controverso nos anos 70. Havia brigas conceituais para aceitar que comportamentos complexos podiam ser controlados por alguns genes, o que é o caso. A ideia era de que cada gene contribui apenas um pouco, porém o que acontece é que você pode fazer mutações que previnem totalmente a função de um gene (algo que não é visto na natureza) e você tem um efeito muito drástico sobre o fenótipo e/ou o comportamento. O jeito mais fácil das pessoas verem as contribuições desses sistemas é olhar para os prêmios Nobel: (Thomas) Morgan demonstrou que os genes são alinhados linearmente nos cromossomos e este foi o primeiro mapa genético, Hermann (Muller) demonstrou o efeito da radiação nos cromossomos, algo também muito significativo. Além disso, o homeobox, como a Jimena falou. O mesmo acontece com os nematoides: a morte celular programada observada em todos os animais foi descoberta com a C. elegans e ganhou um Nobel, o RNA de interferência também foi descoberto na C. elegans … Você poderia olhar toda a lista de prêmios e veria que os achados feitos com estes sistemas são muito significativos para todos os animais, incluindo o ser humano, e é por isto que eles ganharam o Nobel.

Esquema da organização genética e padrões de expressão colinear de genes Homebox em moscas e Hox em mamíferos (Retirado de Mark et al. 1997)

Esquema da organização genética e padrões de expressão colinear de genes Homebox em moscas e Hox em mamíferos (Retirado de Mark et al. 1997)

Prisma – Quais são suas expectativas para os próximos 10 anos nesta área de pesquisa?

Jimena – Eu não tenho expectativas porque eu fiquei completamente surpreendida por muitas das coisas que aconteceram nos últimos 5 anos. Eu espero que eu possa também surpreender o resto da comunidade no futuro. Tem tanta coisa para ser aprendida…

John – Acho que nós já aprendemos muito sobre a biologia e a incrível maneira que os animais são “montados” e seu funcionamento. Nós vivemos em uma era de ouro da ciência porque o apoio financeiro se tornou disponível, não é fácil consegui-lo, mas ele está disponível. Acredito que as mudanças climáticas terão um grande impacto na pesquisa e também o fato de muitas das espécies estarem desaparecendo – 40% das espécies estão sumindo. Os organismos que amamos e a razão pela qual somos biólogos estão desaparecendo. Não acho que todos precisam ter um Ph.D. para ser um pesquisador, e eu espero que eles usem seus cérebros  e esta abordagem crítica para resolver os problemas para muitas questões. Esta é a era de ouro, no sentido que nós temos o luxo de estudar muitas coisas, mas eu não vejo isso como algo sustentável. Os recursos estão se esgotando.

Prisma – Quais sugestões vocês dariam para os jovens cientistas interessados em trabalhar com ou estudar os modelos invertebrados?

Jimena – Escolham seus modelos a partir da sua pergunta. Existem questões que não podem ser respondidas com a C. elegans ou a Drosophila, mas talvez seja capaz de responder em outra espécie. No entanto, você pode ter uma forte abordagem genética nestes dois modelos. Eu realmente acredito que não só os mecanismos básicos, mas também algumas das maneiras complexas de resolver problemas são ímpares. Não existem tantos mecanismos diferentes assim, e você pode observar isso através da evolução. Os olhos, por exemplo, são muito diferentes entre os vertebrados e invertebrados, mas quando você olhar para as conexões no cérebro, estas são muito similares. Ou seja, mesmo processos muito complexos não têm muitas maneiras de serem resolvidos. Se você estuda um animal mais simples provavelmente você encontrará uma resposta que talvez seja muito difícil de ser encontrada em um animal mais complexo, como um rato ou o ser humano.

John – Invertebrados, como qualquer outro animal, são biologicamente muito interessantes. Então se você é um biólogo você pode se interessar por uma questão intrinsicamente interessante para você: como os animais migram? Como eles produzem isso? Como essas células são geradas durante o desenvolvimento? E se você tem um interesse maior por questões biomédicas como, por exemplo, entender as raízes de um processo ou o seu mecanismo, estes sistemas podem oferecer ferramentas e técnicas incrivelmente interessantes e úteis para responder tais questões. Em invertebrados você pode ter um animal intacto, no qual você modifica o destino de um tipo celular e olha a consequência disso no contexto daquele tecido. Não é como cultura celular (que também é muito poderoso), mas que você tira a célula de dentro do animal. Aqui você pode fazer in vivo, com a célula em seu contexto. Depende muito do seu interesse: algumas pessoas não ficam satisfeitas só com isso, pensam que você precisa de um link muito mais direto com o ser humano, tudo bem; mas para aqueles realmente interessados em entender processos, os invertebrados são sistemas incríveis. Eles também são muito baratos, então na América Latina nós conseguimos fazer experimentos muito sofisticados. É um campo muito competitivo, mas também muito generoso. Qualquer coisa que é publicada se torna pública, e isto é muito incomum. Isto quer dizer que nós podemos nos aproveitar de coisas que a comunidade já fez e bolar nossos próprios experimentos, e você pode fazer isso no dia seguinte que o artigo foi publicado.

Para quem se interessou pelo curso Small Brains, Big Ideas, fique atento pois em 2016 ocorrerá a 4ª edição dele.

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