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domingo, 25 de janeiro de 2015

Reflexões evolutivas e o modelo animal



Muito se discute a respeito da validade dos modelos experimentais nos estudos imunológicos e de sua eficácia em explicar os fenômenos biológicos envolvidos. Nesse sentido, a discussão pode não ser tão simplória e envolver todo um contexto evolutivo. Podemos nos indagar sobre os “porquês” da presença e persistência de tanta variação imunogenética associadas, por exemplo, às doenças autoimunes em camundongos e humanos. “Por que” começa a fazer sentido quando pensamos que a história evolutiva de um grupo ocorre num ambiente bastante diverso em termos de complexidade e pressão seletiva. Em relação ao sistema imunológico, muito dessa pressão é ocasionada por parasitos, os quais, sabidamente, interagem com a imunidade do hospedeiro.
É de se supor que as respostas imunológicas observadas em populações de ambientes naturais difiram daquelas observadas no ambiente controlado, como o laboratorial. Tudo isso pode ser explicado baseado em uma espécie de gradiente pautado na própria seleção natural e na “artificialidade do ambiente”. Dessa forma, temos em extremos opostos animais domésticos/laboratoriais, os quais estão poucos expostos à seletividade natural e muito expostos a condições ambientais artificiais como limpeza, oferta de alimento, etc. No outro extremo, animais selvagens, os quais estão expostos a pressões seletivas e ambientes ditos naturais, numa condição altamente susceptível às infecções parasitárias e escassez alimentar. A título de exemplificação desses extremos, é relatado que populações selvagens tendem a ter uma maior concentração de imunoglobulinas e células NK responsivas em relação às linhagens laboratoriais. Uma explicação seria a perda da capacidade de resposta em vista dos múltiplos intercruzamentos aos quais tais linhagens são expostas. Também é relatado que um loci associado ao desenvolvimento de doenças inflamatórias intestinais está relacionado à proteção contra microbactérias em ambientes naturais. Desse modo, as variações imunogenéticas assumem um papel adaptativo importante na natureza.
Se pensarmos na espécie humana como apenas um raminho da imensa árvore da biodiversidade que já habitou o planeta terra, em que ponto do gradiente ela estaria? A espécie é exposta a todo momento a condições próximas às naturais, artificiais e a todo tipo de stress típico da modernidade. Dessa forma, a velha discussão sobre experimentação animal e sua aplicabilidade na saúde humana torna-se mais complexa, uma vez que é inerente à espécie utilizada como modelo um histórico de condições que o tornam muito destoante do histórico de condições da própria espécie humana.  Nesse contexto, tem se tornado cada vez mais evidente a importância de se mudar, ou mesmo, adicionar um novo foco no entendimento do surgimento das doenças, deixando um pouco de lado a perspectiva médico- epidemiológica e evidenciando o entendimento da doença no contexto ecológico/evolutivo da espécie em questão.

Post de Murilo Solano Dias FMRP/USP/IBA

Keystone Symposia - Coinfection - Ouro Preto 2015, subsidios para brasileiros

Brazil Student/Postdoc Registration Subsidies Available for Co-Infection Conference in Ouro Preto
Thanks to funding from the Bill & Melinda Gates Foundation, graduate students and postdoctoral fellows in Brazil can apply for a registration subsidy to attend Keystone Symposia’s March 15-20, 2015 meeting on “Co-Infection: A Global Challenge for Disease Control” at no charge.

Organized by Drs. Rodrigo Corrêa-Oliveira, David Dunne and Andrea Graham, the four-day meeting will take place at Centro de Artes e Convenções (UFOP) in Ouro Preto, Minas Gerais and is an excellent opportunity to learn about the latest research in this field from its top experts, as well as gain feedback on one’s own work through presentation in a poster session. 

Applicants should send an email to awards@keystonesymposia.org by midnight US Mountain Time on Monday, January 5, 2015 identifying themselves, their occupation (student or postdoctoral fellow), their study program (if applicable), institution, and requesting an award, with a statement of less than 200 words on why it would benefit their training or career plans. Abstract submission is not required. More information is available at www.keystonesymposia.org/15C6.


Deadline para brasileiros foram extendidos e inscrições ainda encontram-se abertas para os que quiserem concorrer aos subsídios da Fundação Bill & Melinda Gates. Para mais informações, clique aqui

quarta-feira, 21 de janeiro de 2015

Pós-doutorado na Inglaterra - Newton Fund - Deadline: 25/02/2015

                                                                                    Newton International Fellowships

The Academy is seeking applications for Fellowships to support early stage post-doctoral researchers from Brazil, China, Mexico and South Africa to work at UK research institutions for a period of two years.

Deadline - 17.00 (GMT) Wednesday 25 February 2015

Awards are for two years, and are available for individuals to undertake clinical or patient-oriented research. Funding will consist of the following:
  • £24,000 per annum for subsistence costs (tax exempt),
  • up to £8,000 per annum for research expenses,
  • a one-off payment of up to £2,000 for relocation expenses in year one only.

Awards will also include a contribution of 50% of the total award (i.e. up to £33k for two years) to enable the UK Organisation to host the Fellowship, providing the award holder with access to adequate office and laboratory space, and essential equipment and facilities within the Host Organisation and Sponsoring Department.

Applicants must hold a PhD, or expect to obtain their PhD by the time funding starts, and should have no more than 7 years of active full time postdoctoral experience at the time of application (discounting career breaks, but including teaching experience and/or time spent in industry). 

For more information on this call, eligibility and how to apply, visit:


The Academy of Medical Sciences is working in partnership with the Royal Society and the British Academy to offer Newton International Fellowships that support early career international researchers from partner countries (currently China, South Africa, Brazil and Mexico) The  Newton International Fellowships are available through the Newton Fund which is part of the UK’s official development assistance.

The Newton Fund is a £375 million fund (£75 million a year for five years) which will enable the UK to use its strength in research and innovation to promote the economic development and social welfare of 15 partner countries. Through matched funding the Fund will help the UK to build strong, sustainable and systemic relationships with countries that are rapidly improving their own scientific capability and will help to unlock further opportunities for science and innovation collaboration and trade

More info: here
The Academy of Medical Sciences
The Academy of Medical Sciences
41 Portland Place
London
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Post: Sugestão de Helder Nakaya

terça-feira, 20 de janeiro de 2015

segunda-feira, 19 de janeiro de 2015

Agrupando MHCs em supertipos

    Evidentemente a atividade fisiológica do chamado "complexo principal de histocompatibilidade" (MHC, na sigla em inglês) não tem qualquer relação com "histocompatibilidade" em transplantes de órgãos e tecidos, uma situação "artificial", desenvolvida pela medicina moderna, que não ocorre na natureza. A atividade desta molécula está vinculada a resposta imunológica, sendo responsável pela apresentação de peptídeos na superfície celular (conforme discutido em diversos posts do SBlogI). Uma característica marcante desta molécula, sobretudo com relação ao chamado MHC de classe I (MHC-I), é a variabilidade polimórfica. A "região do MHC", no braço curto do cromossomo 6 humano (6p21.3), é a região mais polimórfica e com a maior densidade de genes em todo o genoma humano [1,2]. Atualmente são conhecidos mais de 9 mil alelos de MHC-I em humanos e mais de 3 mil alelos de MHC-II, segundo dados do hla.alleles.org. Toda esta variabilidade, somada ao papel desta molécula na resposta imunológica, acaba tendo consequências diretas sobre a rejeição aos transplantes [3], o que explica o contexto em que o MHC foi descoberto e a razão de ter recebido um nome que não identifica sua "real" função biológica.
   Identificar os alelos de MHC e a consequente compatibilidade entre doadores se tornou algo essencial para a imunologia clínica e rapidamente os diversos alelos de MHC começaram a ser agrupados em sorotipos, conforme seu reconhecimento em testes com anticorpos. Posteriormente esta identificação passou a ser substituída pelo sequenciamento dos genes de MHC e por métodos baseados em PCR [3], uma vez que a resolução dos métodos sorológicos não parecia ser suficiente. 
  A capacidade de "agrupar" alelos de MHC de acordo com suas similaridades também tem outra importante aplicação, o desenvolvimento de vacinas. Os diferentes alelos de MHC apresentam especificidade para um conjunto diferente de peptídeos, consequentemente cada indivíduo poderá responder de formas distintas a um dado alvo antigênico. Uma vez conhecidas as frequências dos alelos e os grupos predominantes, pode se tornar possível desenhar vacinas que tenham maior cobertura na população de interesse [4]. Em 1999, Alessandro Sette e John Sidney introduziram o conceito de "Supertipo" para os alelos de MHC-I [4]. Analisando os conjuntos de peptídeos apresentados pelos alelos de MHC conhecidos (utilizando dados experimentais), eles foram capazes de agrupar 80% dos 945 alelos avaliados em apenas nove supertipos: A1, A2, A3, A24, B7, B27, B44, B58 e B62 [4,5]. Embora a nomenclatura destes grupos, bem como a própria nomenclatura dos alelos de MHC, faça referência as formas de classificação anteriores, a análise baseada nos ligantes revela um padrão de agrupamento muito diferente. Os alelos HLA-A*68:01 e HLA-A*68:02, por exemplo, pertencem ao mesmo sorotipo (HLA-A68) e diferem entre si por apenas 5 polimorfismos [6]. Três destes polimorfismos se localizam no chamado "F pocket", uma das cavidades na fenda de ligação ao peptídeo. Estes polimorfismos, portanto, não são acessíveis aos anticorpos utilizados na classificação sorológica, o que explica seu agrupamento no mesmo sorotipo. Por outro lado, eles alteram dramaticamente a especificidade da fenda destes MHCs, de modo que a análise dos ligantes classifica os alelos HLA-A*68:01 e HLA-A*68:02 em dois supertipos distintos, A3 e A2, respectivamente [5,6]. 
 O trabalho pioneiro de Sette & Sidney abriu caminho para uma série de outras abordagens computacionais, tentando aprimorar esta classificação em supertipos. Apesar de suas diferenças, estes trabalhos podem ser divididos em pelo menos três abordagens principais: (i) baseadas nos ligantes [4,7,8,9], (ii) baseados nas proteínas (MHC) [10] e (iii) estratégias que combinam as informações de ambas as fontes [5,11,12,13]. Lembrando que as abordagens baseadas em proteína (ou combinadas) tentam agrupar os MHCs com base nos motifs dos pockets ou alguma propriedade estrutural, uma vez que a maior parte da sequência dos MHCs é conservada e seu alinhamento leva a agrupamentos incorretos [9]. Alguns novos supertipos foram propostos, bem como a possível divisão de alguns dos supertipos originais [6,9], mas de modo geral estes trabalhos concordam que a maioria dos alelos analisados podem ser classificados em um grupo reduzido de supertipos. Infelizmente o número de alelos analisados ainda é bem menor que o número de alelos conhecidos (volume reduzido de dados para a maioria dos alelos), mas o refinamento destes métodos poderá ter implicações em diversas áreas da imunologia, nos auxiliando a compreender (e quem sabe manipular) pelo menos uma parte da enorme variabilidade envolvida nas repostas imunológicas.

Figura 1. Classificação dos alelos de MHC-I humanos em supertipos, segundo publicação recente de Harjanto e colaboradores [13].

Referências:
1. Vandiedonck C and Knight JC. The human Major Histocompatibility Complex as a paradigm in genomics research. Brief Funct Genomic Proteomic. (2009a) 8:379-394.
2. Xie T, Rowen L, Aguado B, Ahearn ME, Madan A, Qin S, Campbell RD and Hood L. Analysis of the gene-dense major histocompatibility complex class III region and its comparison to mouse. (2003) Genome Res 13:2621-2636.
3. Tiercy JM. Molecular basis of HLA polymorphism: implications in clinical transplantation. Transpl Immunol. 2002 May;9(2-4):173-80.
4. Sette A, Sidney J. Nine major HLA class I supertypes account for the vast preponderance of HLA-A and -B polymorphism. Immunogenetics. 1999 Nov;50(3-4):201-12.
5. Sidney J, Peters B, Frahm N, Brander C, Sette A. HLA class I supertypes: a revised and updated classification. BMC Immunol. 2008 Jan 22;9:1. 
6. Niu L, Cheng H, Zhang S, Tan S, Zhang Y, Qi J, Liu J, Gao GF. Structural basis for the differential classification of HLA-A*6802 and HLA-A*6801 into the A2 and A3 supertypes. Mol Immunol. 2013 Oct;55(3-4):381-92.
7. Reche PA, Reinherz EL: Definition of MHC supertypes through clustering of MHC peptide binding repertoires. LNCS, ICARIS 2004, 3239:189-196.
8. Lund O, Nielsen M, Kesmir C, Petersen AG, Lundegaard C, Worning P, Sylvester-Hvid C, Lamberth K, Roder G, Justesen S, et al. Definition of supertypes for HLA molecules using clustering of specificity matrices. Immunogenetics 2004, 55:797-810.
9. Thomsen M, Lundegaard C, Buus S, Lund O, Nielsen M. MHCcluster, a method for functional clustering of MHC molecules. Immunogenetics. 2013 Sep;65(9):655-65. 
10. Doytchinova IA, Guan P, Flower DR: Identifiying human MHC supertypes using bioinformatic methods. J Immunol 2004, 172:4314-23.
11. Hertz T, Yanover C: Identifying HLA supertypes by learning distance functions. Bioinformatics 2007, 23:e148-55. 
12. Tong JC1, Tan TW, Ranganathan S. In silico grouping of peptide/HLA class I complexes using structural interaction characteristics. Bioinformatics. 2007 Jan 15;23(2):177-83.
13. Harjanto S, Ng LF, Tong JC. Clustering HLA class I superfamilies using structural interaction patterns. PLoS One. 2014 Jan 27;9(1):e86655. 

Post de Dinler Amaral Antunes
Complimentary Postdoctoral Research Associate at the Kavraki Lab.
Department of Computer Science - Rice University (Houston, TX). 

domingo, 18 de janeiro de 2015

Adoçantes artificiais não calóricos (NAS) ¨amigos ou inimigos?¨



Os adoçantes artificiais não calóricos (NAS) são um dos aditivos alimentares mais utilizados em todo o mundo. Nos últimos tempos, estes NAS tomaram grande popularidade devido ao seu baixo custo, baixo teor calórico e benefícios à saúde em relação aos açúcares calóricos. No entanto, um estudo recentemente publicado na revista Nature mostrou resultados interessantes.  O trabalho demonstra que estes NAS são capazes de regular a composição da microbiota intestinal em camundongos e seres humanos. No entanto, este processo pode ser acompanhado de intolerância à glicose e aumento da susceptibilidade de distúrbios metabólicos. Neste estudo foram utilizados camundongos que consumiram habitualmente formulações comerciais de edulcorantes como a sacarina, sucralose e aspartame adicionados na água e outro grupo de animais que consumiram apenas água ou água na presença de açúcares convencionais, tais como sacarose e glicose (grupo controle). Animais que consomem adoçantes artificiais apresentaram níveis aumentados de açúcar no sangue e uma marcada intolerância à glicose com respeito ao grupo controle. Alem disso os animais que beberam água na presença de NAS apresentaram uma composição da microbiota intestinal alterada em comparação ao grupo controle. O efeito de intolerância à glicose observada nestes animais foi completamente abolido quando estes animais foram tratados com antibióticos, o que mostra uma clara influência da microbiota nos efeitos metabólicos nocivos observados nestes camundongos. Para confirmar a influência da microbiota neste processo, os pesquisadores fizeram transplante de microbiota fecal de camundongos que consumiram NAS habitualmente e do grupo controle para animais ¨germ-free¨. Interessantemente, observou-se que os animais que tinham recebido a microbiota de camundongos que consumiram NAS apresentaram intolerância à glicose quando comparado ao grupo de animais que recebeu o transplante proveniente do grupo controle. Finalmente, para avaliar o efeito do NAS em humanos foi utilizado um grupo de 381 indivíduos não diabéticos, que geralmente consumiram NAS. Nesse sentido, descobriu-se que havia uma forte correlação entre o consumo de NAS e parâmetros clínicos associados à síndrome metabólica, como o aumento de peso corporal, altos níveis de glicose no sangue, intolerância à glicose marcada e altos níveis de hemoglobina glicosilada como indicativo de elevados níveis de glicose durante muito tempo no sangue desses indivíduos. Também foi feita uma análise da composição da microbiota fecal de 172 destes indivíduos sendo observada uma correlação entre o consumo de NAS e um aumento de alguns filos de bactérias, tais como enterobactérias, deltaproteobacteria e actinobactéria. Em conjunto, estes resultados sugerem que o consumo regular de NAS pode promover disbiose intestinal, que por sua vez leva a desordens metabólicas e o desenvolvimento de doenças metabólicas como a diabetes do tipo 2. Nesse contexto, seria bom refletir que estes NAS foram introduzidos em nossas dietas para controlar os níveis de glicose no sangue e diminuir a ingestão calórica. No entanto, coincidência ou não, observa-se que o inicio e popularização do consumo desses NAS na sociedade moderna aconteceu em paralelo ao aumento da epidemia de obesidade e diabetes. Desse modo, as entidades envolvidas com bem-estar nutricional da sociedade devem rever alguns conceitos relacionados à ¨boa nutrição¨, porque depois de ler este estudo vem à mente a dúvida: “os adoçantes artificiais não calóricas são nossos amigos ou inimigos?

Post de  Malena Martínez Pérez (mestranda do Laboratório de Imunoparasitologia, FMRP/IBA).

terça-feira, 13 de janeiro de 2015

O brinde que queremos


Escrevi esta coluna ainda sem saber quem seria o ministro da ciência e tecnologia, agora que sei acho mais dificil ainda... mas enfim, esta saiu de conversa entre eu e André, Aguinaldo e Zanetti em Floripa...


Que papel você espera que a ciência tenha no mundo? Na sua vida, ou no futuro que você imagina para seus filhos e netos? Embora aparentemente esta seja uma questão que você não considera com freqüência, todos os dias pensamos nisso.  Queremos motores melhores, construções mais seguras, medicamentos mais eficientes, energia mais barata, vacinas que nos protejam de todos os vírus. Mais recentemente, aprendemos que ao adaptar o mundo ao nosso estilo de vida estamos acabando com alguns recursos essenciais, portanto queremos agora recuperar a água, manter a camada de ozônio. Se um asteróide for colidir com a Terra, queremos saber desviá-lo, ou iniciar uma colônia em outro planeta.

De onde vêm as idéias que nos permitem viver como atualmente e ainda sonhar com um mundo melhor? Assim como os artistas conseguem usar seu dom para interpretar a realidade reapresentá-la de forma inspiradora, cientistas buscam entender as leis que regem a natureza. Em geral começam com uma pergunta – por que as coisas caem?– que tende a se transformar em outra, mais profunda – como elas caem? Nesse processo, vamos aprendendo mecanismos essenciais que tentamos reproduzir, com tecnologia que vamos criando. Ao entender como fazer com que uma máquina voe, descortinaram-se infinitas possibilidades. Ao assistir na internet um robô sondando o espaço, precisamos lembrar que isso começou com algumas pessoas que obsessivamente tentaram entender porque as coisas caem quando as soltamos, além daqueles que efetivamente desvendaram esse mistério para todos. Que ousaram fazer perguntas difíceis de responder.

Existe hoje na ciência, e na sociedade, um debate sobre como avaliar um bom cientista. Alguns dizem que é o número de artigos publicados, outros tentam calcular o impacto das revistas em que publica. Essas avaliações determinam quanto dinheiro o cientista capta para financiar sua próxima pesquisa. Os fundos são limitados e criam-se fórmulas e algoritmos para determinar quem é mais competente, o mais relevante. Ainda assim, o Brasil segue tecnologicamente dependente de outros. Copiamos fórmulas e desenhos de fora, nossos governantes e empresários tem dificuldade de acreditar que temos a capacidade de desenvolver tecnologia competitiva.

Isso acontece porque estamos fazendo a pergunta errada.  O crucial hoje não é avaliar quem faz a pesquisa mais relevante, até porque relevância mesmo só se define com o passar do tempo. Quantos entenderam no século 17 que o jovem Isaac Newton fechado em seu quarto fazendo cálculos transformaria para sempre a história da humanidade? Embora algum tipo de ranqueamento seja necessário e tenhamos de sempre buscar uma formula mais adequada para distribuir os recursos, nós cientistas sabemos muito bem avaliar nossos pares e reconhecer ciência boa (ou ruim) quando a vemos. A avaliação dos pares é imprescindível em qualquer tipo de classificação, pois apenas quem trabalha diariamente naquela área conhece a falácias e possíveis enganos que se pode cometer, se relaxamos no rigor do desenho e da interpretação.

Contudo, a pergunta que precisa ser respondida é: como fazer para que o Brasil faça ciência que seja capaz de transformar a nossa realidade? A única maneira de viabilizar isso é modificar a maneira de formar – e portanto de avaliar – os cientistas. Ensinar que o importante não é focar no número de artigos, ou patentes, ou resumos, mas em ousar fazer perguntas difíceis, pensar mesmo no impossível. E ser absolutamente cuidadoso, severo, ao interpretar os resultados. Se no Alzheimer nossos neurônios definham ao acumular agregados de proteínas, como fazer para que esses agregados sejam eliminados e não causem outros problemas durante o processo? Enquanto muitos respondem – não dá pra fazer  - um cientista diria – vejam aqui um jeito pelo qual podemos tentar. Assim se cria a novidade que transforma.

Finalmente, não podemos nos enganar achando que apenas a ciência que mostra aplicação imediata é a que importa.  Tentando entender porque uma espiga de milho tinha cor engraçada, uma garota mudou o campo da genética para sempre. Os contemporâneos de Darwin achavam ridículo ele viajar pelo mundo medindo membros de animais estranhos. Se queremos ser capazes de modificar o cenário cientifico brasileiro, temos de encorajar a ousadia e premiar o rigor e o cuidado na investigação.  A tecnologia virá inevitavelmente de brinde.

Coluna publicada no Jornal Zero Hora, 28/12/2014

domingo, 11 de janeiro de 2015

Sequenciamento de alto desempenho na caracterização do repertório imunológico


As novas tecnologias de sequenciamento em larga escala (coletivamente denominadas Next-generation sequencing – NGS) desenvolvidas em diferentes plataformas, e.g., Roche, Illumina, SOLID, Helicos e PacBio, têm catalisado a maneira de se obter informações a partir das sequências de DNA e/ou RNA (cDNA) de qualquer organismo, nas mais diversas condições biológicas. Essas tecnologias NGS apresentam grande vantagem no tempo de aquisição dos dados e no custo-benefício. Na Imunologia, elas têm possibilitado novas perspectivas para o estudo da imunidade adaptativa.
Recentemente, Calis e Rosemberg (http://www.cell.com/trends/immunology/abstract/S1471-4906(14)00155-0) revisaram como essas tecnologias tem revolucionado a maneira de se obter informações sobre o repertório de receptores de antígenos de linfócitos, através do sequenciamento das cadeias de BCR e TCR. Com o advento das tecnologias NGS, aliado à uma metodologia particular na preparação de bibliotecas de DNA genômico e de transcritos, foi possível identificar em um único indivíduo, dezenas de milhares de cadeias pesadas de BCR e até 2 milhões de cadeias de TCRβ. Elas têm sido empregadas para avaliar a história imunológica de um indivíduo por meio da análise do repertório de TCR e BCR, o que possibilita comparações entre o repertório de receptores na idade jovem e durante o envelhecimento, por exemplo. Além disso, têm sido úteis para rastrear linfócitos responsivos a determinado desafio antigênico, e.g., após a vacinação contra vírus influenza ou infecção viral (HIV ou dengue). Em disfunções do sistema imune, também têm sido utilizadas para identificação e monitoramento de clones de linfócitos causadores de neoplasias linfóides e de doenças autoimunes. Uma outra aplicação é no estudo sobre o desenvolvimento de linfócitos e comprometimento de linhagem celular. O sequenciamento de TCR e BCR ainda enfrenta alguns desafios metodológicos, mas acredita-se que a sua aplicação clínica se popularizará em breve.

Library preparation from genomic DNA for antigen receptor HTS (high-throughput sequencing)1.

Referência:

1. Calis, J. J. A. & Rosenberg, B. R. Characterizing immune repertoires by high throughput sequencing: strategies and applications. Trends Immunol. 35, 581–590 (2014).


Post de Sandra Regina C. Maruyama, Pós-doc, FMRP/USP