281: Cientistas desenvolvem rede neural artificial a partir de ADN

 

nihgov / Flickr

Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia desenvolveram uma rede neural artificial a partir de um ADN, capaz de realizar reconhecimento de padrões.

Uma equipa de cientistas da CalTech demonstrou que as cadeias de ADN podem ser usadas para o processamento de dados, através de reacções químicas, depois de criar algo que para todos os efeitos se pode chamar de “sopa inteligente molecular”.

O estudo foi publicado esta semana na revista Nature.

O “líquido molecular” criado pelos cientistas norte-americanos foi inserido num tubo de ensaio e literalmente ensinado a reconhecer 9 padrões distintos.

Um dos testes à inteligência artificial é ser capaz de reconhecer a caligrafia humana. Os investigadores personalizaram assim um conjunto de circuitos de ADN para funcionar como uma representação digital da caligrafia humana, ou seja, desenharam números de um a nove com ADN, criando a rede neural biomecânica.

Seguidamente, uma sequência de ADN específica foi então colocada no interior desta rede, fazendo com que a “sopa” fluorescesse de forma diferente em função dos diferentes padrões de ADN que estava a ler – ou seja, em função do número “identificado”.

Este é provavelmente o mais surpreendente trabalho no campo da genética desde que há um ano uma equipa de cientistas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, conseguiu armazenar um GIF dentro de bactérias E.coli.

Este tipo de rede neural pode ser desenvolvido para levar a inteligência artificial a um nível molecular, com aplicações nas mais diversas finalidades, em praticamente todas as áreas da ciência.

Por CT
8 Julho, 2018

280: Cientistas criaram “imunobiótico” que persegue e destrói super-bactérias

 

NIH / Flickr
Uma colónia de milhões de bactérias Pseudomonas aeruginosa

Cientistas norte-americanos criaram um novo antibiótico que persegue e elimina as mortíferas super-bactérias resistentes aos antibióticos.

Investigadores da Universidade de Lehigh, na Pensilvânia, EUA, fundiram parte de um antibiótico existente com uma molécula que atrai anticorpos libertados pelo sistema imunitário para combater invasores.

Este “imunobiótico” tem como alvo uma variedade de bactérias responsáveis por doenças como a pneumonia e a intoxicação alimentar, incluindo os que muitas vezes se tornam resistentes a antibióticos de última geração.

“A inspiração veio principalmente do recente sucesso da imunoterapia contra o cancro”, disse Marcos Pires, autor principal do estudo publicado a semana passada na revista Cell Chemical Biology.

A imunoterapia contra o cancro, que Pires descreveu como “revolucionária” para os pacientes, também aproveita o poder do sistema imunológico, mas destrói células cancerosas em vez de bactérias.

A equipa de Marcos Pires queria descobrir se o sistema imunológico pode ser usado para ajudar os antibióticos a trabalhar de forma mais eficiente.

“Antecipámos que a resistência se desenvolveria mais lentamente, devido à dupla forma como actua: por actividade anti-microbiana tradicional e por imunoterapia. Isso deve permitir menos mecanismos para escapar à acção dos nossos agentes”, explica Pires.

O investigador e a sua equipe testaram o novo composto numa série de bactérias declaradas pela Organização Mundial da Saúde como de alta prioridade, por haver muito poucos medicamentos eficazes contra elas.

Entre estas estavam as bactérias Pseudomonas aeruginosa, causa comum de pneumonia em pacientes com cancro, vítimas de queimaduras e pessoas com fibrose cística. Testes em vermes nematóides infectados com Pseudomonas mostraram que o imunobiótico as atingiu com sucesso e eliminou as bactérias.

Ao aderir às bactérias, a droga inflige-lhes danos directos enquanto actua como farol para os anticorpos que acorrem a seguir em massa para terminar o trabalho. No corpo, as bactérias que ficam cobertas de anticorpos são destruídas pelos glóbulos brancos.

Os investigadores basearam o novo composto num antibiótico de último recurso existente, chamado polimixina, que danifica a superfície externa das células bacterianas, fazendo-as explodir e morrer.

Evidências crescentes sugerem que esta última linha de defesa antibiótica está sob ameaça, o que significa que há uma necessidade urgente de novos anti-bacterianos. A nova droga imunobiológica liga-se a moléculas na superfície de bactérias que não são encontradas em células humanas.

Embora o composto ainda não tenha sido testado em humanos, os investigadores não observaram sinais de toxicidade quando foram testados em células animais.

Douglas Benedict
Marcos Pires, investigador da Lehigh University

“Acreditamos que a diferença na composição celular entre células bacterianas e células saudáveis fornecerá a janela de selectividade necessária para atingir as células bacterianas sem afectar as células humanas saudáveis”, afirma Marcos Pires.

Após o teste do novo composto em combinação com um antibiótico existente, ao qual as bactérias já eram resistentes, os investigadores descobriram ainda que as bactérias conseguiram re-sensibilizar a droga para o antibiótico existente.

Este resultado sugere que os antibióticos mais antigos, que se pensava estarem obsoletos à resistência generalizada nas bactérias, ainda podem ser úteis em combinação com o novo medicamento.

Tim McHugh, professor e director do Centro de Microbiologia Clínica da UCL, diz que “a ideia de usar uma molécula que atinja a membrana externa de bactérias para melhorar a sua capacidade de resposta a drogas ou anticorpos é muito atraente”.

McHugh explica que “as bactérias são menos propensas a tornarem-se resistentes a substâncias que atacam o sistema imunológico em comparação com drogas que atacam as bactérias mais directamente”.

As bactérias podem sofrer mutações e mudar a sua interacção com um antibiótico, mas não podem mudar directamente o sistema imunológico. Marcos Pires explica ainda que o papel dos imunobióticos é “recrutar anticorpos que os seres humanos já têm”.

“A grande vantagem é que nem é preciso vacinar o paciente”, diz o cientista.

Por CC
9 Julho, 2018

 

279: Cientistas curam obesidade e diabetes tipo 2 em testes com cobaias

 

ressaure / Flickr

Uma equipa de investigadores da Universidade Autónoma de Barcelona (UAB) encontrou a cura para a obesidade e para a diabetes tipo 2 em cobaias através de um tratamento de terapia genética.

O estudo, publicado esta segunda-feira na revista científica EMBO Molecular Medicine, foi apresentado pela equipa de investigação numa conferência de imprensa realizada no Campus da Universidade Autónoma de Barcelona (UAB) em Bellaterra, onde o grupo de investigadores, liderado pela professora Fátima Bosch, esteve presente.

Com a introdução, numa única injecção, de um vector viral adeno-associado (AAV) portador do gene FGF21, Factor de Crescimento de Fibroblastos 21, que permite a manipulação genética do fígado, tecido adiposo ou músculo-esquelético, o animal produz continuamente a proteína FGF21.

Trata-se de uma hormona produzida naturalmente por vários órgãos e que actua em muitos tecidos para regular o funcionamento correto no nível de energia, induzindo assim a sua produção por terapia genética, e levando a que o animal reduza o seu peso assim como a resistência à insulina.

No que diz respeito à obesidade, a terapia aplicada através do projecto de pesquisa foi testada com sucesso em dois modelos da doença, induzidos tanto geneticamente como por dieta.

Os investigadores perceberam que a administração da terapia genética em indivíduos saudáveis causa igualmente um envelhecimento mais saudável e protege-os do excesso de peso e resistência à insulina relacionados com a idade.

Após o tratamento com AAV-FGF21, e durante o ano e meio em que os animais foram seguidos, os ratos perderam peso e reduziram o acumulo de gordura e a inflamação no tecido adiposo.

A deposição de gordura (esteatose), a inflamação e fibrose no fígado (NASH) também foram neutralizadas, enquanto a sensibilidade à insulina e a saúde geral aumentaram à medida que envelheceram, sem terem sido observados efeitos colaterais.

A partir de todo o processo, os resultados foram reproduzidos pela manipulação genética de vários tecidos para produzir a proteína FGF21, seja o fígado, o tecido adiposo ou o músculo.

Isso dá uma flexibilidade muito grande à terapia, já que permite seleccionar o tecido mais apropriado e, caso haja alguma complicação que previna a manipulação de qualquer um dos tecidos, pode ser aplicada a qualquer um dos outros”, disse a professora responsável pelo estudo.

Fátima Bosch acrescentou que quando um desses tecidos produz a proteína FGF21 e a coloca na corrente sanguínea, a mesma é distribuída por todo o corpo e destacou a relevância dos resultados perante o aumento dos casos de diabetes tipo 2 e da obesidade em todo o mundo.

Segundo os investigadores, a obesidade aumenta o risco de mortalidade e representa um factor de risco para doenças cardiovasculares, doenças imunes, hipertensão, artrite, doenças neuro-degenerativas e alguns tipos de cancro.

“Esta é a primeira vez que a obesidade e a resistência à insulina a longo prazo foram neutralizadas pela administração de uma única sessão de terapia genética no modelo animal, que mais se assemelha à obesidade e diabetes tipo 2 em humanos”, explicou a primeira signatária do artigo, a pesquisadora da UAB Verónica Jiménez.

Os resultados do estudo mostram também como a administração de terapia genética tem um efeito protector contra o risco de formação de um tumor quando o fígado é submetido a uma dieta altamente calórica por um longo período de tempo.

ZAP // Lusa

Por Lusa
10 Julho, 2018

 

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