Jovem investigadora portuguesa ganha Prémio Pulido Valente Ciência 2012 e outro galardão francês. Fisiologia do ouriço-do-mar pode vir a ser imitada em biomaterial para regenerar tecidos humanos.
Mário Barbosa gosta de pescar nos tempos livres. Foi na pesca que descobriu os buracos que os ouriços-do-mar fazem nas rochas, mesmo nas que são graníticas e duras. A curiosidade levou o cientista do Instituto de Engenharia Biomédica (Ineb), no Porto, a estudá-los, primeiro na literatura científica já publicada, depois no laboratório. Agora, o investigador tem em mãos um projecto para desenvolver um material regenerativo para tecidos humanos com base num tecido encontrado nestes animais marinhos.
Os ouriços-do-mar fazem parte do grupo de animais que inclui as estrelas-do-mar e os pepinos-do-mar. Na praia, o que salta à vista são os espinhos que cobrem os seus corpos e o aspecto colorido. Mas os buracos que escavam e que despertaram a curiosidade a Mário Barbosa devem-se a uma estrutura chamada "lanterna de Aristóteles" – a região central do ventre dos ouriços que tem cinco dentes capazes de ir corroendo a rocha.
Mário Barbosa e Maria Carnevali, a investigadora principal de um grupo na Universidade de Milão, em Itália, que já trabalhava com ouriços-do-mar há décadas, acabaram por se lançar numa investigação para encontrar novos biomateriais com qualidade de regeneração de tecidos humanos usando o ouriço-do-mar. “A ideia foi estudar os ligamentos que prendem [internamente] os dentes dos ouriços ao resto do corpo”, disse o cientista ao PÚBLICO.
Na altura, a investigadora Ana Ribeiro, formada em Engenharia dos Materiais pela Universidade do Minho, agarrou o projecto e candidatou-se a uma bolsa de doutoramento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia. “Pensei que era uma loucura”, lembra Ana Ribeiro, de 31 anos. “Como é que uma engenheira de materiais vai ser capaz de trabalhar e aprender a biologia fundamental dos tecidos dos ouriços-do-mar?”, questionou-se.
Mas não se arrependeu. Aliás, o desafio foi compensado e o doutoramento que fez valeu a Ana Ribeiro dois prémios científicos: o galardão francês Daniel Jouvenance de 2012 para jovens investigadores, de 4000 euros, entregue esta última terça-feira em Paris, e o prémio português Pulido Valente Ciência de 2012.
A investigadora descobriu que estes ligamentos no ouriço-do-mar eram compostos por fibras de colagénio muito bem estruturadas, muito parecidas com as dos mamíferos. Mas, nos ouriços-do-mar, estas fibras cumprem a função de músculos e são controladas pelo sistema nervoso. Para Mário Barbosa, esta propriedade pode ser recriada em biomateriais para regenerar tecidos humanos durante a cicatrização ou em utilizações cosmética, como suavizar as rugas.
O colagénio é uma das proteínas mais importantes do tecido conjuntivo – que é o nome generalizado para os tecidos dos ossos, ligamentos, tendões, cartilagem, tecido adiposo, entre outros. A molécula é composta por uma cadeia de aminoácidos, produzida nas células, e que se unem em feixes cada vez maiores. A unidade destes feixes é a fibrila.
Ana Ribeiro estudou uma espécie de ouriço-do-mar que existe na costa portuguesa, a Paracentrotus lividus, e utilizou a microscopia electrónica para caracterizar este ligamento, obtendo imagens ampliadas da estrutura. “O ligamento é um tecido de colagénio mutável característico dos equinodermes que podem sofrer alterações muito rápidas das suas propriedades mecânicas – rigidez, resistência à tração e viscosidade – num período curto de tempo”, explica.
Um jogo entre moléculas
Embora a estrutura molecular do colagénio no ouriço seja muito parecida com a dos mamíferos, a cientista descobriu que esta mutabilidade permite a contracção dos ligamentos do equinoderme, o que foi uma novidade: “Resulta de uma reorganização da matriz [do tecido conjuntivo]”, explica Ana Ribeiro.
O que acontece é um jogo entre várias proteínas que origina a contracção ou a distensão do colagénio. Mário Barbosa explica este jogo. No ligamento do ouriço, existe a tensilina, uma proteína que une as fibrilas de colagénio. Consoante a necessidade do ouriço-do-mar, assim o seu sistema nervoso envia estímulos para a produção de outras proteínas que quebram as ligações entre a tensilina e o colagénio, tornando as fibrilas relaxadas. Por fim, para voltar a haver contracção, uma terceira molécula inibe o funcionamento das proteínas que quebram as ligações.
“A tensilina é uma proteína natural do ouriço que o organismo humano não produz”, explica Mário Barbosa. A equipa do Ineb está agora a tentar imitar este sistema, integrando a tensilina nos biomateriais baseados no colagénio. O colagénio, já muito utilizado em cirurgia plástica, tem algumas limitações. “A maior parte dos biomateriais não se adaptam ao ambiente estruturalmente dinâmico dos tecidos e órgãos naturais”, explica Ana Ribeiro.
O objectivo é dar a este biomaterial a capacidade de mutabilidade encontrada nos ouriços-do-mar. Uma utilização imediata seria aplicar o colagénio com tensilina na pele para a tornar mais plástica e fazer desaparecer as rugas. Mas pode-se pensar em usos mais complexos, como a reconstituição da mama depois de uma mastectomia.
“Teremos um tecido com capacidade moldável”, sublinha Mário Barbosa. O cientista espera que esse tecido possa responder aos estímulos celulares e, desta forma, permitir que todos os tipos de células o invadam. No caso da mama, onde a sensibilidade proporcionada pelo sistema nervoso é muito importante, espera-se que também as células nervosas cresçam no colagénio.
A equipa já conseguiu produzir tensilina utilizando bactérias. “Já sabemos que, se tivermos colagénio e tensilina, o colagénio agrega-se. O problema fundamental é saber se in vivo o efeito é aquele que esperamos”, diz o cientista.
Ana Ribeiro já não vai testemunhar em primeira mão as próximas experiências. Está no Brasil, em São Paulo, a fazer um pós-doutoramento na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita e Filho. O tema une a engenharia e a biologia: “Estudo o comportamento das células humanas para aplicações em implantes dentários.”
Saltou para o lado de lá do Atlântico e para o lado de lá das oportunidades na ciência em Portugal. “O Brasil é um país em que existe muito financiamento para a ciência, é assustadora a diferença com Portugal”, lamenta Ana Ribeiro, que considera haver poucas saídas para os jovens cientistas portugueses no seu próprio país.
E os prémios? “É uma satisfação muito grande. O doutoramento é um período de estudos intenso, muitas vezes colocamos de parte a vida pessoal para nos dedicarmos ao trabalho. Ver esse esforço e dedicação reconhecidos é óptimo.”
Fonte: Público
Mário Barbosa gosta de pescar nos tempos livres. Foi na pesca que descobriu os buracos que os ouriços-do-mar fazem nas rochas, mesmo nas que são graníticas e duras. A curiosidade levou o cientista do Instituto de Engenharia Biomédica (Ineb), no Porto, a estudá-los, primeiro na literatura científica já publicada, depois no laboratório. Agora, o investigador tem em mãos um projecto para desenvolver um material regenerativo para tecidos humanos com base num tecido encontrado nestes animais marinhos.
Os ouriços-do-mar fazem parte do grupo de animais que inclui as estrelas-do-mar e os pepinos-do-mar. Na praia, o que salta à vista são os espinhos que cobrem os seus corpos e o aspecto colorido. Mas os buracos que escavam e que despertaram a curiosidade a Mário Barbosa devem-se a uma estrutura chamada "lanterna de Aristóteles" – a região central do ventre dos ouriços que tem cinco dentes capazes de ir corroendo a rocha.
Mário Barbosa e Maria Carnevali, a investigadora principal de um grupo na Universidade de Milão, em Itália, que já trabalhava com ouriços-do-mar há décadas, acabaram por se lançar numa investigação para encontrar novos biomateriais com qualidade de regeneração de tecidos humanos usando o ouriço-do-mar. “A ideia foi estudar os ligamentos que prendem [internamente] os dentes dos ouriços ao resto do corpo”, disse o cientista ao PÚBLICO.
Na altura, a investigadora Ana Ribeiro, formada em Engenharia dos Materiais pela Universidade do Minho, agarrou o projecto e candidatou-se a uma bolsa de doutoramento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia. “Pensei que era uma loucura”, lembra Ana Ribeiro, de 31 anos. “Como é que uma engenheira de materiais vai ser capaz de trabalhar e aprender a biologia fundamental dos tecidos dos ouriços-do-mar?”, questionou-se.
Mas não se arrependeu. Aliás, o desafio foi compensado e o doutoramento que fez valeu a Ana Ribeiro dois prémios científicos: o galardão francês Daniel Jouvenance de 2012 para jovens investigadores, de 4000 euros, entregue esta última terça-feira em Paris, e o prémio português Pulido Valente Ciência de 2012.
A investigadora descobriu que estes ligamentos no ouriço-do-mar eram compostos por fibras de colagénio muito bem estruturadas, muito parecidas com as dos mamíferos. Mas, nos ouriços-do-mar, estas fibras cumprem a função de músculos e são controladas pelo sistema nervoso. Para Mário Barbosa, esta propriedade pode ser recriada em biomateriais para regenerar tecidos humanos durante a cicatrização ou em utilizações cosmética, como suavizar as rugas.
O colagénio é uma das proteínas mais importantes do tecido conjuntivo – que é o nome generalizado para os tecidos dos ossos, ligamentos, tendões, cartilagem, tecido adiposo, entre outros. A molécula é composta por uma cadeia de aminoácidos, produzida nas células, e que se unem em feixes cada vez maiores. A unidade destes feixes é a fibrila.
Ana Ribeiro estudou uma espécie de ouriço-do-mar que existe na costa portuguesa, a Paracentrotus lividus, e utilizou a microscopia electrónica para caracterizar este ligamento, obtendo imagens ampliadas da estrutura. “O ligamento é um tecido de colagénio mutável característico dos equinodermes que podem sofrer alterações muito rápidas das suas propriedades mecânicas – rigidez, resistência à tração e viscosidade – num período curto de tempo”, explica.
Um jogo entre moléculas
Embora a estrutura molecular do colagénio no ouriço seja muito parecida com a dos mamíferos, a cientista descobriu que esta mutabilidade permite a contracção dos ligamentos do equinoderme, o que foi uma novidade: “Resulta de uma reorganização da matriz [do tecido conjuntivo]”, explica Ana Ribeiro.
O que acontece é um jogo entre várias proteínas que origina a contracção ou a distensão do colagénio. Mário Barbosa explica este jogo. No ligamento do ouriço, existe a tensilina, uma proteína que une as fibrilas de colagénio. Consoante a necessidade do ouriço-do-mar, assim o seu sistema nervoso envia estímulos para a produção de outras proteínas que quebram as ligações entre a tensilina e o colagénio, tornando as fibrilas relaxadas. Por fim, para voltar a haver contracção, uma terceira molécula inibe o funcionamento das proteínas que quebram as ligações.
“A tensilina é uma proteína natural do ouriço que o organismo humano não produz”, explica Mário Barbosa. A equipa do Ineb está agora a tentar imitar este sistema, integrando a tensilina nos biomateriais baseados no colagénio. O colagénio, já muito utilizado em cirurgia plástica, tem algumas limitações. “A maior parte dos biomateriais não se adaptam ao ambiente estruturalmente dinâmico dos tecidos e órgãos naturais”, explica Ana Ribeiro.
O objectivo é dar a este biomaterial a capacidade de mutabilidade encontrada nos ouriços-do-mar. Uma utilização imediata seria aplicar o colagénio com tensilina na pele para a tornar mais plástica e fazer desaparecer as rugas. Mas pode-se pensar em usos mais complexos, como a reconstituição da mama depois de uma mastectomia.
“Teremos um tecido com capacidade moldável”, sublinha Mário Barbosa. O cientista espera que esse tecido possa responder aos estímulos celulares e, desta forma, permitir que todos os tipos de células o invadam. No caso da mama, onde a sensibilidade proporcionada pelo sistema nervoso é muito importante, espera-se que também as células nervosas cresçam no colagénio.
A equipa já conseguiu produzir tensilina utilizando bactérias. “Já sabemos que, se tivermos colagénio e tensilina, o colagénio agrega-se. O problema fundamental é saber se in vivo o efeito é aquele que esperamos”, diz o cientista.
Ana Ribeiro já não vai testemunhar em primeira mão as próximas experiências. Está no Brasil, em São Paulo, a fazer um pós-doutoramento na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita e Filho. O tema une a engenharia e a biologia: “Estudo o comportamento das células humanas para aplicações em implantes dentários.”
Saltou para o lado de lá do Atlântico e para o lado de lá das oportunidades na ciência em Portugal. “O Brasil é um país em que existe muito financiamento para a ciência, é assustadora a diferença com Portugal”, lamenta Ana Ribeiro, que considera haver poucas saídas para os jovens cientistas portugueses no seu próprio país.
E os prémios? “É uma satisfação muito grande. O doutoramento é um período de estudos intenso, muitas vezes colocamos de parte a vida pessoal para nos dedicarmos ao trabalho. Ver esse esforço e dedicação reconhecidos é óptimo.”
Fonte: Público
