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Na sua pesquisa, Michal foca na regulação do um grupo de genes envolvidos no controle de tamanho de órgãos e homeostasis de tecidos, chamada via de sinalização Hippo. O nome deriva do fato de que um dos componentes chave da sinalização aparece na forma mutada, o que resulta no crescimento exagerado, gerando-se órgãos anormalmente grandes, “tamanho hipopótamo”.

Estudos recentes indicam que anomalias na via de sinalização Hippo têm um papel importante na formação de tumores, na resistência a drogas anticancerígenas e na metástase. Usando várias abordagens, incluindo biologia molecular, modelos matemáticos e microscopia avançada, Michal procura compreender a desregulação da via de Hippo em células tumorais do pulmão.

Com um MBA em gestão estratégica pela Universidade de Tel Aviv e Mestrado em Biologia Molecular pelo Instituto Weizmann, Michal também realizou pesquisas no laboratório do Prof. Galit Lahav na Escola de Medicina de Harvard. Ela recentemente ganhou o prêmio “melhor poster” em uma conferência EMBO (European Molecular Biology Organization) em Roma, e recebeu o prêmio Azrieli Systems de Inovação para Estudantes de Biologia.

Quando ela não está no laboratório, dá aulas para estudantes do ensino médio no Instituto Davidson de educação científica e é voluntária na Fundação israelense para crianças deficientes (ILAN), gosta de arte e de ouvir música.

Graduado em geografia pela Universidade Federal Fluminense, Rafael Stern fez pós-graduação em Israel no Instituto Arava de Estudos do Ambiente . Fez o Mestrado no Instituto Nacional de Pesquisas Amazônicas onde estudou a caracterização física e química das partículas atmosféricas emitidas pelo fogo na selva amazônica.

No Instituto Weizmann de Ciências, sua pesquisa utiliza ferramentas avançadas para medir a fotossíntese. O mentor na investigação é o Prof. Dan Yakir, do Departamento de Ciências Planetárias e da Terra do Instituto Weizmann.

Quando não está no laboratório, ou no “caminhão”, Rafael lê poesia, toca gaita ou faz trilhas na natureza.

A cientista carioca Camila Freze Baez  conquista a bolsa de pós-doutorado “The Mora Miriam Rozen Gerber Fellowship”

Camila Freze Baez, carioca, 29 anos, é a nova bolsista de pós-doutorado “The Morá Miriam Rozen Gerber Fellowship”, para continuar seus estudos no Instituto Weizmann de Ciências, Israel. A bolsa integral, destinada exclusivamente a brasileiros, tinha como requisito essencial a excelência acadêmica.

Graduada em Biomedicina na  Universidade Federal Fluminense, UFF, Niterói, com Mestrado  em Microbiologia e Parasitologia Aplicadas na mesma universidade e Doutorado em Medicina (Doenças Infecciosas e Parasitárias) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, a pesquisa da Camila no Brasil procurava ajudar a melhorar o entendimento científico sobre o papel dos vírus em cânceres de pele.

No Instituto Weizmann, vai ser parte de um grupo pioneiro na identificação de um novo tipo de comunicação das células tumorais com as demais: a passagem de RNA – uma descoberta que abriu uma Infinidade de possibilidades de pesquisa. O laboratório de “Tráfego de RNAm e de proteínas” (“mRNA and protein trafficking” ) é liderado pelo prof. Jeffrey Gerst do Departamento de Genética Molecular. “Nossa pesquisa pretende investigar se o RNA transferido de uma célula para outra influenciaria as funções da célula que o recebeu e, se no caso de transferência de RNAs envolvidos com o desenvolvimento tumoral, haveria a transformação de células saudáveis em células tumorais. Essa pesquisa é inovadora em muitos aspectos e poderá, por exemplo, indicar novos caminhos terapêuticos para o câncer.”

A cientista, que começou como muitos sendo uma criança curiosa e investigativa, que ganhava microscópios de brinquedo e kits de química como presentes enquanto crescia, destaca o papel fundamental de excelentes professores na sua trajetória: “A eles sou profundamente grata pela oportunidade, confiança e encorajamento para sempre ir mais longe e mais alto. É claro que nem sempre é fácil; a ciência no Brasil enfrenta dificuldades já há alguns anos com o congelamento de bolsas e corte de verbas. No entanto, quando se trabalha em algo que se ama, com pessoas que te ajudam a superar as dificuldades e com determinação, as dificuldades são transformadas em desafios a serem superados e aumentam a vontade de vencer.”

Em alguns meses Camila faz as malas para estudar em uma instituição de ponta científica e tecnológica como o Instituto Weizmann de Ciências. “É a concretização de um sonho. Espero, um dia, ser capaz de influenciar positivamente meus futuros alunos a perseguirem e alcançarem seus sonhos.” Ainda sem palavras para descrever o quão animada está para conhecer Israel junto ao seu marido, que ira acompanha-la. “Tenho certeza que ficarei impressionada, tanto pela pesquisa científica de ponta, quanto pelos incríveis lugares históricos, contrastados com os modernos, que terei a oportunidade de conhecer.”

Diferentemente de outras doenças infeciosas, a influenza requer uma vacina nova todo ano.

A vacina universal, que possa ser utilizada uma vez na vida, é o sonho de muitos. Depois de pesquisas clínicas de sucesso envolvendo 700 participantes, a vacina universal desenvolvida no Instituto Weizmann entra na Fase III, última antes da aprovação pela FDA.

A vacina potencialmente capaz de proteger por muitos anos e de todas as cepas foi desenvolvida pela Profa. Ruth Arnon, do Departamento de Imunologia do Instituto Weizmann de Ciências e ex-presidente da Academia de Ciências de Israel. A Profa. Arnon é pioneira em uma forma de terapia que utiliza peptídeos sintéticos para estimular resposta imune. Nos camundongos vacinados com a vacina sintética, o time da Profa. Arnon conseguiu 100% de proteção contra diversas cepas de vírus da influenza por um período que, em humanos, corresponde a várias décadas. O mesmo aconteceu com os camundongos humanizados, na pesquisa conjunta com o Prof. Yair Reisner, também do Instituto Weizmann de Ciências.

Patenteada pela Profa. Arnon e sua ex estudante e pesquisadora associada, Dra. Tamar Bem Yedidia, a tecnologia foi licenciada a empresa BiondVax que finalizou o desenvolvimento da vacina.   A Profa. Arnon é chefe do Conselho Científico Assessor do BiondVax.

A Profa. Arnon foi co-desenvolvedora do Copaxone, droga contra a esclerose múltipla que responde a um terço do mercado.

Fonte:  WEIZMANN MAGAZINE VOL. 13

Um estudo sistemático que descobriu diversos mecanismos de defesa e imunização novos e incomuns de bactérias poderá levar a novas ferramentas biotecnológicas.

Até uma década atrás, os cientistas não tinham ideia de que as bactérias possuem sistemas imunológicos complexos – isto é, que estas eram capazes de manter o ritmo evolutivo em relação aos vírus que as infectam, os chamados fagos. Esse cenário mudou com a descoberta daquele que é atualmente o mais conhecido mecanismo imunológico das bactérias: CRISPR. Os cientistas chegaram à conclusão de que o CRISPR é um editor natural de genes, o que revolucionou o mundo da pesquisa biológica em milhares de laboratórios em todo o mundo. Os pesquisadores agora compreendem que a maioria dos micro-organismos tem sistemas imunológicos sofisticados, dos quais o CRISPR é um mero elemento; entretanto ainda não se chegou a um método eficaz para identificar esses sistemas. Em um estudo sistemático de grande porte, o Prof. Rotem Sorek e sua equipe no Instituto Weizmann de Ciências agora revelaram a existência de 10 mecanismos de defesa e imunidade anteriormente desconhecidos nas bactérias. “O sistema que descobrimos não é semelhante a nada que já havíamos visto antes” – disse Sorek. “Entre eles, porém, acreditamos que haja um ou dois que possam ter o potencial de aumentar as funcionalidades de edição de genes, e outros capazes de indicar as origens do sistema imunológico humano". Os resultados do estudo foram publicados recentemente na revista Science.

As bactérias não dependem somente do CRISPR na guerra contra os fagos – explicou Sorek, membro do Departamento de Genética Molecular do Instituto. Na verdade, diversos fagos têm proteínas “anti-CRISPR” que cancelam a ação do CRISPR, o que sugere que outros sistemas assumem a função. Sorek e sua equipe começaram sua pesquisa sobre esses sistemas, criando um programa de computador que faz uma varredura em todos os genomas de bactérias que já foram sequenciados – cerca de 50.000 genomas no total. Em vez de procurar sequências com características predefinidas, os algoritmos que a equipe gerou busca “assinaturas estatísticas” de genes envolvidos na defesa – por exemplo, sua localização nas “ilhas de defesa” em que genes relacionados à defesa se posicionam lado a lado. Então, como os genes do sistema imunológico raramente atuam isoladamente – mesmo nas bactérias – os pesquisadores desenvolveram métodos analíticos computadorizados complexos para poderem compreender os genes que unem suas forças e trabalham em conjunto para compor o sistema de defesa.

Uma vez triados os possíveis genes de defesa entre milhões, isolando algumas centenas, os pesquisadores precisavam testar os mecanismos candidatos que haviam identificado. Em vez de tentar isolar as sequências genéticas de centenas de bactérias diferentes, a equipe recorreu à biologia sintética, organizando os genes em sequências lógicas. Eles enviaram as sequências de códigos genéticos – cerca de 400.000 bases ou “letras” de códigos genéticos no total – a um laboratório comercial, onde dezenas de sistemas multigenes diferentes foram sintetizados para os ensaios. Esses sistemas sintéticos foram inseridos em bactérias de laboratório cujos sistemas imunológicos naturais haviam sido desativados. As bactérias foram então expostas a fagos e outros elementos infecciosos para verificar se o sistema de defesa transplantado seria viável. Entre os diversos sistemas examinados pelos pesquisadores, dez protegeram fortemente as bactérias do laboratório contra as infecções, identificando-os assim como novos sistemas imunológicos de defesa.

Sorek disse que, entre as diversas etapas da análise computadorizada e do experimento, o estudo exigiu o esforço intensivo de seis pessoas trabalhando no laboratório por dois anos. O estudo foi conduzido pelas Dras. Shany Doron e Sarah Melamed, com participação intensiva de Gal Ofir, da Drª Azita Leavitt, da Drª Anna Lopatina e do Dr. Gil Amitai. A equipe também mantinha reuniões quinzenais – o “conselho de defesa” -, para discutir as diversas ramificações da pesquisa e os mecanismos de defesa que haviam descoberto.

Os pesquisadores ainda não sabem como os novos sistemas imunológicos das bactérias funcionam, e alguns deles, segundo o Prof. Sorek, “parecem manter funções surpreendentes, que estamos agora começando a investigar". Um desses sistemas contém domínios do Receptor de Interleucina tipo Toll (Toll-Interleukin Receptor – TIR). Já era sabido que os domínios de TIR teriam uma função nos sistemas imunológicos – mas até então, não se sabia que atuavam também em micro-organismos. Esses domínios são parte integrante do sistema imunológico humano e até mesmo das plantas, mas nunca haviam sido vistos em funções de defesa antivírus de bactérias anteriormente. “Nossas constatações comprovam que algumas das partes mais importantes do nosso próprio sistema imunológico têm raízes evolutivas profundas em mecanismos imunológicos de bactérias” – disse Sorek.

Outros genes parecem ter sido “emprestados” de sistemas bacteriológicos não defensivos. Um deles, por exemplo, é conhecido nos flagelos que as bactérias utilizam para se deslocar em meio líquido. Esses genes abastecem os flagelos com energia, permitindo que absorvam prótons; um dos sistemas de defesa descobertos no laboratório de Sorek utiliza esses genes como proteção contra os fagos. Outro gene descoberto, conhecido como condensin, costuma proteger o DNA durante a divisão celular, e os pesquisadores descobriram um sistema de defesa que utiliza componentes do mecanismo dos condensins para proteger as bactérias contra invasões de plasmídeos – minúsculos anéis de DNA que atuam como parasitas nas células bacterianas.

“O fato de termos conseguido encontrar 10 novos sistemas de defesa bacteriológica implica que há mais deles que ainda não conhecemos" – disse Sorek. “Meu laboratório continua em busca de novos sistemas. Além disto, estamos começando a nos concentrar em vários mecanismos mais promissores, a fim de compreendermos como funcionam”.

Sorek disse que as novas descobertas são empolgantes, devido às novas oportunidades que abrem em relação à evolução dos sistemas imunológicos e à eterna batalha entre os vírus e os organismos que eles infectam. Entretanto, ele também acredita que alguns deles podem se tornar poderosas ferramentas para a pesquisa biológica: “Todo sistema imunológico, por definição, tem o foco nos elementos invasores, de forma bastante específica, porém flexível, e podemos utilizar esse foco para fins biotecnológicos – como fizemos com o CRISPR e com as enzimas restritivas antes dele. Qualquer um dos novos sistemas que descobrimos pode se tornar a próxima ferramenta de edição de genes – ou talvez até a base para ferramentas moleculares ainda mais úteis” – disse Sorek.

A pesquisa do Prof. Rotem Sorek tem o apoio da Fundação da Família de David e Fela Shapell; do Fundo INCPM para Estudos Pré-clínicos; do Instituto de Medicina Molecular Y. Leon Benoziyo; do Centro de Proteômica Estrutural Dana e Yossie Hollander; da Fundação Abisch Frenkel de Fomento às Ciências Naturais; do Consórcio Beneficente Leona M. e Harry B. Helmsey; de Martin Kushner Schnur; e do Conselho Europeu de Pesquisa.

Física e biologia se reúnem em um novo modelo de desenvolvimento cerebral

Nascer com uma “tabula rasa” – tábua raspada em latim, ou uma página em branco – no caso do cérebro, é uma espécie de maldição. Nossos cérebros já são enrugados como nozes no momento em que nascemos. Bebês que nascem sem essas rugas – uma síndrome conhecida como lisencefalia – sofrem sérias deficiências de desenvolvimento e sua expectativa de vida é notoriamente reduzida. O gene que causa essa síndrome ajudou recentemente os pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciências a sondar as forças físicas que dão origem às rugas no cérebro. As constatações dos pesquisadores, publicadas hoje na revista Nature Physics, descrevem um método que eles desenvolveram para criar minúsculos “cérebros em chips”, compostos de células humanas que permitem rastrear os mecanismos físicos e biológicos por trás do processo de enrugamento.

Os minúsculos cérebros desenvolvidos no laboratório de células-tronco embrionárias – os chamados organoides – foram descobertos na década passada pelos professores Yoshiki Sasai no Japão e Juergen Knoblich na Áustria. A Profª Orly Reiner do Departamento de Genética Molecular do Instituto disse que seu laboratório, juntamente com diversos outros, adotaram a ideia de desenvolver organoides. Mas o Dr. Eyal Karzbrun, em seu laboratório, precisou acalmar um pouco o seu entusiasmo: As dimensões dos organoides obtidos não tinham nada de uniformes; sem vasos sanguíneos, seu interior não mantinha um fornecimento estável de nutrientes e começaram a morrer; a espessura do tecido também não permitia boas imagens ópticas nem uma boa análise  por microscópio.

Então, Karzbrun desenvolveu uma nova abordagem para crescer estes organoides, segundo a qual, o grupo seria capaz de acompanhar o processo de crescimento em tempo real: Ele limitou o crescimento no eixo vertical. Isto gerou um organoide em formato de pão “pita” – arredondado e achatado com um espaço reduzido ao centro. Esse formato permitiu ao grupo gerar imagens do fino tecido à medida que se desenvolvia e também o fornecimento de nutrientes a todas as células. E na segunda semana de crescimento e desenvolvimento dos minúsculos “cérebros”, as rugas começaram a surgir e logo em seguida, a se aprofundar. Karzbrun: “Foi a primeira vez que dobras foram observadas nos organoides, aparentemente devido à arquitetura do nosso sistema.”

Karzbrun é físico por formação, e naturalmente recorreu aos modelos físicos para avaliar o comportamento de materiais elásticos para compreender a formação das rugas. As dobras ou rugas na superfície resultam da instabilidade mecânica – forças de compressão aplicadas a determinadas regiões do material. Desta forma, por exemplo, se houver uma expansão desigual em uma parte do material, outras partes podem ser forçadas a se dobrar, de forma a acomodar a pressão. Nos organoides, os cientistas encontraram instabilidade mecânica desse tipo em dois locais: O citoesqueleto – esqueleto interno – das células no centro do organoide contraído; e no núcleo das células próximas à superfície dilatada. Raciocinando de outra forma, a parte externa do pão “pita” cresceu mais rapidamente do que o seu interior.

Embora essa descoberta tenha sido impressionante, Reiner não se convenceu de que as rugas nos organoides estavam de fato moldando as dobras no cérebro em desenvolvimento. O grupo então gerou novos organoides, desta vez contendo as mesmas mutações que os bebês com lisencefalia apresentam. Reiner havia identificado esse gene – o LIS1 – em 1993, e já investigou sua função no cérebro em desenvolvimento, assim como na síndrome em questão, que afeta um em cada 30.000 nascimentos. Entre outras coisas, o gene está envolvido na migração de células nervosas para o cérebro durante o desenvolvimento embrionário, e também regula o citoesqueleto e os mecanismos moleculares nas células.

Os organoides com a mutação do gene cresceram na mesma proporção que os demais, porém, desenvolveram poucas dobras, e mesmo essas tinham um formato bastante diferente das rugas normais. Trabalhando com a premissa de que as diferenças entre as propriedades físicas das células eram as responsáveis por essas variações, o grupo investigou as células dos organoides com microscópios de força atômica, com o auxílio do Dr. Sidney Cohen do Departamento de Apoio à Pesquisa Química. Conforme as medições de elasticidade, as células normais eram duas vezes mais rígidas do que as células mutadas, que eram basicamente moles. Reiner: “Descobrimos uma diferença significativa nas propriedades físicas das células nos dois organoides, mas observamos uma diferença também em suas propriedades biológicas. Por exemplo, os núcleos dos centros dos organoides mutantes se deslocavam mais lentamente, e percebemos diferenças significativas na expressão dos genes.”

Mesmo antes da data de publicação da matéria, a comunidade científica já demonstrava grande interesse nessa nova abordagem aos organoides em crescimento. “Não se trata exatamente de um cérebro, mas é um modelo bastante razoável de desenvolvimento cerebral,” – disse Reiner. “Agora temos uma compreensão bem melhor do que gera as rugas no cérebro ou, no caso daqueles que sofrem a mutação, o que causa a lisencefalia.” Os pesquisadores planejam continuar desenvolvendo sua abordagem, que acreditam poder levar a novas leituras em relação a outros distúrbios associados ao desenvolvimento cerebral, inclusive a microcefalia, a epilepsia e a esquizofrenia.

Também participaram dessa pesquisa o Prof. Yaqub Hanna, que auxiliou no desenvolvimento das células-tronco embrionárias, e a estudante de pesquisa Aditya Kshirsagar, da equipe de Reiner.

A pesquisa da Profª. Orly Reiner tem o apoio do Instituto de Pesquisa de Células-Tronco Helen & Martin Kimmel; do Centro de Doenças Neurológicas Nella & Leon Benoziyo; do Instituto de Genética Médica da Família Kekst; do Fundo de Pesquisa de Células-Tronco Drª Beth Rom-Rymer; da Fundação Dears; do Sr. e Sra. Jack Lowenthal; do espólio de David Georges Eskinazi; e do espólio de Jacqueline Coche. A Profª. Reiner ocupa a cadeira de Bernstein-Mason de Neuroquímica.

O Instituto de Ciência Weizmann, unidade de Rehovot, Israel, é uma das principais instituições de pesquisas multidisciplinares do mundo. Conhecido pela sua exploração abrangente das ciências naturais e exatas, o Instituto conta com o apoio de cientistas, estudantes, técnicos e pessoal de apoio. As iniciativas do Instituto na área de pesquisas incluem a busca por novas formas de combate a doenças e à fome, a análise de importantes questões nas áreas de matemática e ciências da computação, estudos sobre a física da matéria e do universo, a criação de novos materiais e o desenvolvimento de novas estratégias para proteção do meio ambiente.