Nas fronteiras da ciência cyborg

Já não sendo mais só para os fãs de ficção científica, a tecnologia cyborg está-nos a trazer um progresso tangível para pele eletrónica na vida real, próteses e circuitos ultra-flexíveis. Agora levando este conceito de homem-máquina para um nível sem precedentes, cientistas pioneiros estão trabalhando no casamento sem rutura entre a eletrónica e a sinalização do cérebro com o potencial de transformar a nossa compreensão de como o cérebro funciona - e como tratar suas doenças mais devastadoras.

A apresentação teve lugar no 248.º Encontro Nacional & Exposição da Sociedade Química Americana (American Chemical Society – ACS), a maior sociedade científica do mundo. O encontro teve cerca de 12.000 apresentações visando uma ampla gama de temas da ciência.

"Ao concentrarmo-nos nas conexões nanoeletrónicas entre as células, podemos fazer coisas que ninguém fez antes," diz Charles M. Lieber, Ph.D. "Nós realmente estamos a caminhar para um novo regime de tamanho para não só o dispositivo que grava ou estimula a atividade celular, mas também para todo o circuito. Nós podemos fazer isso realmente parecer-se e comportar-se como material biológico inteligente e suave, e integrá-lo com as células e redes celulares no nível do tecido inteiro. Isso pode ficar em torno de um monte de problemas graves de saúde em doenças neurodegenerativas no futuro. "

Estes distúrbios, tais como a doença de Parkinson, que envolvem células nervosas com defeito, pode levar a dificuldades com os movimentos mais banais e essenciais que a maioria de nós tomamos por garantido: andar, falar, comer e engolir.

Os cientistas estão a trabalhar arduamente para chegar ao fundo dos distúrbios neurológicos. Mas eles envolvem órgão mais complexo do corpo - o cérebro - que é em grande parte inacessível a uma análise detalhada, em tempo real. Essa incapacidade de ver o que está a acontecer no centro de comando do corpo impede o desenvolvimento de tratamentos eficazes para doenças que dele derivam.

Através do uso da nanoeletrónica, poderia tornar-se possível para os cientistas olhar para o interior das células, pela primeira vez, e ver o que está a acontecer de errado em tempo real e, idealmente, colocá-las num caminho funcional novamente.

Nos últimos anos, Lieber tem vindo a trabalhar para diminuir drasticamente a ciência cyborg para um nível que é milhares de vezes menor e mais flexível que outros esforços de investigação bioeletrónicos. A sua equipa fez nanofios ultrafinos que podem monitorar e influenciar o que se passa no interior das células. Usando esses fios, construíram andaimes de malha 3-D ultrafléxiveis, com centenas de unidades eletrónicas endereçáveis​​, e têm crescido tecido vivo neles. Eles também desenvolveram a sonda eletrónica mais ínfima de sempre que pode gravar até mesmo a sinalização mais rápida entre as células.

A rápida sinalização das células controla todos os movimentos do corpo, incluindo a respiração e a deglutição, que são afetados nalgumas doenças neurodegenerativas. E é a este nível que a promessa do trabalho mais recente de Lieber entra em cena.

Numa das últimas direções do laboratório, a equipa de Lieber está a descobrir como injetar a sua pequena e ultrafléxivel eletrónica no cérebro e permitir que se tornem totalmente integrados com a web biológica existente de neurónios. Eles estão atualmente nos estágios iniciais do projeto e estão trabalhando com ratos-modelo.

"É difícil dizer onde este trabalho nos vai levar", diz ele. "Mas no final, eu acredito que a nossa abordagem única nos levará num caminho para fazer algo realmente revolucionário."

Lieber reconhece financiamentos do Departamento de Defesa dos EUA, dos Institutos Nacionais de Saúde e da Força Aérea dos EUA.

A ACS é uma organização sem fins lucrativos privilegiada pelo Congresso dos EUA. Com mais de 161.000 membros, a ACS é a maior sociedade científica do mundo e líder global no fornecimento de acesso à investigação no domínio da química através de suas múltiplas bases de dados, revistas e jornais e conferências científicas. Os seus escritórios principais estão em Washington, DC, e Columbus, Ohio (ambos nos EUA).

Fonte: http://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2014/august/on-the-frontiers-of-cyborg-science.html

Células estaminais neuronais implantadas geram neurónios e sinapses, tornando-se parte funcional do cérebro dum rato

Parte duma fatia do cérebro mostrando células estaminais neurais induzidas transplantadas (verde) funcionais, totalmente integradas na rede neuronal do cérebro (azul) (crédito: LCSB)

Os cientistas do Centro de Sistemas Biomedicinais do Luxemburgo (LCSB) da Universidade de Luxemburgo têm enxertado células estaminais neuronais induzidas (iNSC) no cérebro de ratos, com a funcionalidade e estabilidade a longo prazo, pela primeira vez. Seis meses após a implantação, os novos neurónios reprogramados a partir de células da pele, tornou-se plena e funcionalmente integrados no cérebro, criando sinapses e células gliais.

Esta implantação bem-sucedida de neurónios aumenta as esperanças para futuras terapias para as doenças neurodegenerativas, substituindo os neurónios doentes pelos saudáveis ​​- no cérebro de pacientes com a doença de Parkinson, por exemplo. No entanto, "os sucessos na terapêutica humana ainda estão muito longe", advertiu o investigador principal Prof. Jens Schwamborn.

Os investigadores publicaram os seus resultados na Stem Cell Reports.

Totalmente integrados no cérebro, ligados por sinapses

Os ratos tratados não mostraram efeitos secundários adversos, mesmo seis meses após a implantação para nas regiões do hipocampo e do córtex do cérebro, de acordo com os investigadores. Os neurónios apresentaram atividade normal e foram totalmente integrado na rede complexa do cérebro, ligados às células cerebrais originais via sinapses recém-formadas.

Além disso, as iNSCs não têm predisposição para a formação de tumores, como no caso de células estaminais pluripotentes induzidas (iPSCs).

"Com base nos conhecimentos atuais, vamos começar a olhar especificamente para o tipo de neurónios que morrem no cérebro dos pacientes com a doença de Parkinson - ou seja, os neurónios produtores de dopamina," disse Schwamborn. Ele disse que, no futuro, os neurónios implantados poderiam produzir dopamina (que falta na doença de Parkinson) diretamente no cérebro do paciente e transportá-la para os locais apropriados - constituindo uma cura real.

Os colegas do Instituto Max Planck, do Hospital Universitário de Münster (Alemanha), e da Universidade de Bielefeld (Alemanha) também foram envolvidos na investigação.

Resumo da Stem Cell Reports

Sobrevivência in vivo a longo prazo de células estaminais neurais induzidas transplantadas

Falta de crescimento tumorigénico

Diferenciação in vivo das multilinhagens de iNSCs transplantadas

Integração funcional, formação de sinapses e atividade eletrofisiológica

As células diferenciadas podem ser convertidas diretamente em células estaminais neurais multipotentes (ou seja, as células estaminais neurais induzidas [iNSCs]). As iNSCs oferecem uma alternativa atraente à tecnologia de células estaminais pluripotentes induzidas (iPSC) no que diz respeito às terapias regenerativas. Aqui, mostramos uma análise in vivo a longo prazo de iNSCs transplantadas no cérebro dum rato adulto. As iNSCs mostraram uma taxa de sobrevivência in vivo saudável e a longo prazo, sem crescimento de enxertos. As células apresentaram multilinhagens neurais potenciais com um claro viés em direção a astrócitos e uma regulação baixa permanente de marcadores progenitores e do ciclo celular, indicando que as iNSCs não estão predispostas à formação de tumores. Além disso, a formação de ligações sinápticas, bem como as propriedades electrofisiológicas neuronais e gliais demonstraram que as iNSCs diferenciadas migraram, integradas funcionalmente, e interagiram com os circuitos neuronais existentes. Concluímos que o transplante de iNSCs a longo prazo é um procedimento seguro; além disso, pode representar uma ferramenta interessante para futuras aplicações regenerativas personalizadas.

Fonte: http://www.kurzweilai.net/implanted-neuronal-stem-cells-generate-neurons-and-synapses-becoming-a-functioning-part-of-mouse-brain

Despacho 102182014 do Ministério da Saúde - Tabela Nacional de Funcionalidade Adulto em idade ativa com doença crónica

Abertura de capital é a nova estratégia: IPOs israelitas imperdíveis

ReWalk Robotics

RWLK- Com a missão de mudar a vida e a saúde dos indivíduos com lesões na medula espinhal, a ReWalk Robotics desenvolveu um revolucionário exoesqueleto que permite a pacientes usuários de cadeiras de rodas redescobrir o que é caminhar. Após obter aprovação da Food and Drug Administration em junho, a empresa recebeu uma grande atenção da mídia e de investidores, o que resultou no processo de IPO junto à SEC no início desta semana. Com valor de mercado de US$ 250-300 milhões, a ReWalk busca levantar US$ 58 milhões em sua oferta pública na NASDAQ.

Bioblast Pharma

ORPN- (....) A Bioblast Pharma, startup fundada em 2012 que agora busca levantar US$ 40 milhões na bolsa. A partir dos fundadores da Alcobra Pharmaceuticals Ltd.(Nasdaq: ADHD), baseada em Israel, a Bioblast Pharma está desenvolvendo um grupo de tratamentos para doenças genéticas raras e ultrarraras como a distrofia muscular oculofaríngea (OPMD) a doença de Machado Joseph e a doença de Kennedy.

De acordo com o prospecto da empresa para a IPO, os mecanismos biológicos de várias doenças raras são conhecidos, mas existem pouquíssimos tratamentos satisfatórios. Atualmente, a Bioblast Pharma tem tratamentos potenciais para doenças raras e planeja usar boa parte dos lucros da IPO para financiar a conclusão de programas clínicos para elas.

Ao que parece, 2014 levará mais empresas israelenses aos mercados de capitais do que nos últimos dois anos, com seis delas já preparando o processo. Se essa tendência se manterá no futuro, ainda não se sabe, mas, se essas empresas forem bem-sucedidas em suas IPOs e se tornarem multinacionais lucrativas, isso poderia estimular mais empreendedores israelenses a trilhar esse caminho e focar perspectivas mais ousadas do que a popular estratégia de saída.

Fonte:  http://itrade.gov.il/brazil/?p=2795

A epigenética, os efeitos neurológicos e a segurança da nicotinamida em alta dosagem em pacientes com ataxia de Friedreich: um estudo exploratório

Vincenzo Libri MD, Cihangir YandIm PhD, Stavros Athanasopoulos MD, Naomi Loyse PhD, Theona Natisvili MSc, Pui Pik Lei MSc, Ping Kei Chan PhD, Tariq Mohammad MBBS, Marta Mauri MSc, Kin Tung Tam BSc, James Leiper PhD, Sophie Piper MSc, Aravind Ramesh BM BCh, Michael h Parkinson MBBS, Les Huson PhD, Paola Giunti MD, Prof Richard Festenstein FRCP

Resumo

Background

A ataxia de Friedreich é uma doença degenerativa e progressiva causada por uma deficiência na proteína frataxina. As repetições GAA expandidas no intrão 1 do gene frataxina (FXN) levam à sua heterocromatinisação e silenciamento transcricional. Estudos pré-clínicos demonstraram que o inibidor da histona deacetilase nicotinamida (vitamina B3) pode remodelar a heterocromatina patológica e regular a expressão do FXN. O nosso objetivo foi avaliar a epigenética, os efeitos neurológicos e a segurança da nicotinamida em alta dosagem em pacientes com ataxia de Friedreich.

Métodos

Neste estudo exploratório no Reino Unido, pacientes do sexo masculino e do sexo feminino (com 18 anos ou mais) com ataxia de Friedreich receberam doses únicas (fase 1) e repetida de doses diárias de 2-8 g de nicotinamida oral para 5 dias (fase 2) e 8 semanas (fase 3). As doses foram gradualmente aumentadas durante as fases 1 e 2, com as doses máximas toleradas individualmente usadas na fase 3. O desfecho primário foi a regulação positiva da expressão da frataxina. Também foram avaliadas a segurança e tolerabilidade de nicotinamida, foi usada imunoprecipitação cromatina para investigar mudanças na estrutura da cromatina no locus do gene FXN, e foi avaliado o efeito do tratamento com nicotinamida em escalas clínicas para a ataxia.

Descobertas

A nicotinamida foi geralmente bem tolerada; o principal efeito adverso foi a náusea, que na maioria dos casos foi leve, relacionada com a dose, e resolveu-se espontaneamente ou após redução da dose, o uso de medicamentos anti-náusea, ou ambos. A fase 1 mostrou uma relação dose-resposta para a mudança proporcional na concentração de proteína frataxina desde o início até 8 h após a dose, o que aumentou com o aumento da dose (p = 0 · 0004). A análise Bayesian previu que 3,8 g resultaria num aumento de 1,5 vezes e 7,5 g numa duplicação da concentração de proteína frataxina. As fases 2 e 3 mostraram que a dosagem diária em 3,5-6 g resultou numa sustentada e significativa (p <0 0001="" acompanhada="" altera="" apresentaram="" as="" cl="" da="" das="" es="" express="" foi="" frataxina="" fxn.="" heterocromatinas="" locus="" medidas="" modifica="" n="" nicas="" no="" o:p="" o="" por="" positiva="" que="" redu="" regula="" significativas.="" uma="">

Interpretação

A nicotinamida foi associada a uma melhoria sustentada nas concentrações de frataxina em relação às observadas em portadores assintomáticos durante 8 semanas de administração diária. Outras investigações sobre os benefícios clínicos de longo prazo da nicotinamida e a sua capacidade de melhorar a deficiência de frataxina na ataxia de Friedreich, estão garantidas.

Financiamento

Ataxia UK (Reino Unido), Ataxia Irland (Irlanda), Association Suisse de l'Ataxie de Friedreich (Suíça), Associazione Italiana per le Sindromi Atassiche (Itália), UK National Intitute for Health Research (Instituto Nacional para a Investigação na Saúde – Reino Unido), European Friedreich’s Ataxia Consortium for Translational Studies (Consórcio Europeu para Estudos Translacionais na Ataxia de Friedreich – União Europeia), e Imperial Biomedical Research Centre (Centro de Investigação Biomédica Imperial – Reino Unido).

Fonte: http://www.the.lancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(14)60382-2/abstract?rss=yes

As células sanguíneas do lagostim são nova fonte inesperada de neurónios

Os investigadores têm-se esforçado há anos para determinar como os neurónios são produzidos e integrados no cérebro ao longo da vida adulta. Numa reviravolta intrigante, os cientistas, na edição de 11 de Agosto da Developmental Cell da Cell Press Journal, fornecem evidências de que neurónios nascido de adultos são derivados de um tipo especial de células do sangue circulante produzida pelo sistema imunológico. Os resultados – obtidos a partir de lagostins – sugerem que o sistema imunitário pode contribuir para o desenvolvimento da função desconhecida de determinadas doenças cerebrais no desenvolvimento do cérebro e outros tecidos.

O lagostim vermelho do pântano (Procambarus clarkii) é nativo do sudeste dos EUA.. Esta espécie é um organismo modelo popular para estudos do sistema nervoso, e tem sido utilizada para estudar os mecanismos fundamentais envolvidos na produção de novos neurónios no cérebro adulto

Em muitos organismos adultos, incluindo os seres humanos, os neurónios, nalgumas partes do cérebro, são continuamente reabastecidos. Enquanto este processo é crítico para a saúde em curso, as disfunções na produção de novos neurónios também pode contribuir para diversas doenças neurológicas, incluindo a depressão clínica e algumas doenças neurodegenerativas. A Dr.ª Barbara Beltz, de Wellesley College (EUA) e os seus colegas estudaram o lagostim, para entender como novos neurónios são feitos em organismos adultos. Quando eles marcaram as células de um lagostim e usaram este animal como dador de sangue para transfusões para outros lagostins, os investigadores descobriram que as células do sangue do dador poderiam gerar neurónios no destinatário.

As células sanguíneas foram marcadas com BrdU (etiqueta nuclear verde), enquanto na fase S do ciclo celular, e em seguida colhidas e marcadas com o rótulo nuclear Hoechst 33342 (etiqueta ciano) para revelar os núcleos em todas as células. Amostras de sangue, tais como estas, foram injetadas em lagostins destinatário e as células marcadas foram então rastreadas para o nicho de células estaminais. 

 "Estas células sanguíneas – denominadas hemócitos – têm funções semelhantes a certas células brancas do sangue em mamíferos e são produzidas pelo sistema imunológico num órgão de formação do sangue que é funcionalmente análogo ao da medula óssea", explica a Dr.ª Beltz. "Quando estas células são libertas na circulação, são atraídos para uma região especializada no cérebro onde as células estaminais se dividem, e os seus descendentes se transformam em neurónios funcionais."

Estas imagens mostram um grupo de células recém-nascidas marcadas com BrdU num agrupamento de 10 células no cérebro do lagostim, onde estas células se diferenciam em neurónios.

O presente trabalho demonstra que o sistema imunológico pode produzir células com propriedades de células estaminais que podem dar origem a diferentes tipos de células, incluindo hemócitos e células nervosas. "As nossas descobertas em lagostins indicam que o sistema imunológico está intimamente ligada a mecanismos de neurogénese adulta, sugerindo uma relação muito mais estreita entre o sistema imunológico e o sistema nervoso do que foi previamente apreciado", diz a co-autora Dr.ª Irene Söderhäll, da Universidade de Uppsala (Suécia). A flexibilidade destas células imunitárias na produção de neurónios em animais adultos, levanta a possibilidade intrigante da presença de outros tipos similares de flexibilidade noutros animais. Se outros estudos demonstrassem uma relação semelhante entre o sistema imunológico e o cérebro em mamíferos, os resultados estimulariam uma nova área de investigação em terapias imunológicas para as doenças neurológicas.

Fonte: http://www.technology.org/2014/08/12/blood-cells-new-unexpected-source-neurons-crayfish/

Conduta fisioterapêutica na ataxia cerebelar