As moscas da fruta e o i3S

O i3S (Instituto de Investigação e Inovação em Saúde) é o maior instituto nacional de investigação em ciências da saúde, um dos maiores da Europa, que resulta da união de três   dos mais conceituados centros científicos do Porto: Instituto de Patologia e Imunologia Molecular da Universidade do Porto (IPATIMUP), Instituto de Biologia Molecular da Universidade do Porto (IBMC) e Instituto de Engenharia Biomédica (INEB).

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Neste edifício de cinco pisos em betão, analisam-se doenças neurodegenerativas, tenta-se perceber como ocorrem infeções e estuda-se a regeneração de células. São salas e laboratórios onde mora a vanguarda do conhecimento. Laboratórios, bancadas de  trabalho, estantes de livros num ambiente acompanhado por instrumentos e tecnologia de ponta.  Cerca de 1399 colaboradores, investigadores de doutoramento, estudantes de mestrado, grupos de investigação num ambiente onde a investigação é comunicada em inglês.

As moscas da fruta de  Thomas Morgan

A maneira como se processa a transmissão hereditária foi descoberta por Gregor Mendel (1822-1884), monge austríaco, que realizou os seus estudos experimentais com ervilhas de cheiro num pequeno jardim no mosteiro Agostinho de S. Tomás, em Brün na atual República Checa. Os fatores hereditários foram considerados por Mendel elementos celulares portadores de mensagens que, através de gâmetas, passam de pais para filhos. No seu tempo, pouco se sabia de Biologia Celular, daí que as experiências realizadas por este investigador não tivessem tido aceitação na sua época.

Só no momento em que os citologistas (1900) estudavam ativamente a meiose é que os trabalhos de Gregor Mendel foram redescobertos, estabelecendo-se paralelismo entre o comportamento dos cromossomas durante a meiose e dos fatores hereditários de Mendel. Foram Walter Sutton e E.B. Wilson os primeiro a notarem que existia um paralelismo entre o suposto comportamento dos fatores de Mendel e o comportamento dos cromossomas na meiose e fecundação. Em conjunto com os trabalhos desenvolvidos por Sutton e Wilson, o alemão Boveri reconheceu que os cromossomos individuais são diferentes uns dos outros, mas não fez nenhuma conexão com os princípios mendelianos. No entanto, o supervisor de Sutton, E. B. Wilson, ofereceu co-autoria a Boveri pela proposição da teoria cromossómica da hereditariedade. Apesar do nascimento de uma disciplina – a citogenética – que une os estudos da célula (citologia), dos genes e de sua transmissão às gerações seguintes (genética) ter ocorrido no ano de 1903, a palavra gene só foi criada em 1909, pelo botânico dinamarquês Wilhelm Johannsen, quando ele descreveu os fatores da hereditariedade nas experiências de Mendel.

O estabelecimento da teoria cromossómica da hereditariedade abriu na Genética novas áreas de investigação. Para estes estudos muito contribuíram os trabalhos realizados por Thomas Morgan com a mosca da fruta Drosophila melanogaster. Estes insetos constituem ainda hoje no século XXI, Foto 2, um excelente material biológico para os estudos de genética.

 

Foto 2 – Thomas Morgan e os seus colaboradores desenvolveram na Universidade de Columbia, diversos trabalhos experimentais, usando como material biológico a mosca da fruta (Drosophila melanogaster). Esta espécie possui dimensões reduzidas, origina um elevado número de descendentes, tem um ciclo de vida muito curto, apresenta dimorfismo sexual, tem número reduzido de cromossomas e possui um conjunto de características facilmente quantificáveis em laboratório. A sua propagação no laboratório é relativamente fácil.

Do conhecimento da célula e dos seus processos de divisão resulta a possibilidade de compreender os fenómenos de reprodução e de transmissão de características ao longo de gerações. A transmissão de características hereditárias na espécie humana obedece às Leis de Mendel  e aos princípios estabelecidos por Thomas Morgan, que confirmam a teoria cromossómica da hereditariedade.

Um laboratório de  investigação em ciências da saúde necessita das famosas moscas da fruta de Morgan, Powerpoint 1.

Powerpoint 1 -No ano de 1910 o geneticista norte-americano Thomas Hunt Morgan e sua equipa aceitaram a teoria cromossómica com base em estudos sobre a hereditariedade. No laboratório usaram o organismo Drosophila melanogaster (mosca de fruta) e desde então, estes organismos tornaram-se elementos chave da pesquisa em genética, sendo utilizados como modelos biológicos nos mais variados testes, favorecendo o estudo de patologias humanas, e considerados exemplos de métodos alternativos ao uso de mamíferos em pesquisas científicas.

Com base na descoberta de genes-mestres presentes na organização do corpo destes organismos e o facto de que a organização segmentar do corpo, com elementos característicos em cada segmento (também observada em muitos grupos de animais, inclusive nos mamíferos), possibilitou pesquisas sobre genes com funções parecidas nos demais animais pertencentes à classe Bilatéria. Mais surpreendente ainda foi à descoberta de que não somente existem homólogos destes genes em quase todos os grupos de animais, mas que também a sua organização génica foi mantida ao longo da evolução dos grupos. Além de favorecerem intensamente a pesquisa, as Drosophilas, partindo do ponto de vista de que são insetos, também favorecem o ensino na disciplina de Biologia 12º ano. A grande vantagem da utilização deste organismo são os custos baixos na sua utilização e a ausência de restrições éticas.

O Biotério

No piso -2 , de acesso restrito e apertadas normas de segurança ratos e ratinhos monitorizados pelos investigadores do biotério não têm parasitas, estão livres de bactérias, são cobaias geneticamente modificadas à disposição da ciência para estudos oncológicos, doenças dos ossos entre outras inúmeras complicações de saúde. Há sempre mais uma sala, mais uma bancada para uma outra experiência onde a utilização dos pequenos  roedores sempre cumprindo escrupulosamente o que está estipulado para que os animais não sofram. Nas experiências onde não podem ser utilizados os ratinhos os ovos e embriões de galinha são utilizados para crescimento de tumores, regeneração de tecidos e biocompatibilidade de materiais. Há também os famosos peixes-zebra num zebrário com milhares de peixes tão parecidos por dentro com os seres humanos que são o material ideal para estudar cancro pancreático e diabetes.

Modelos 3D

Os modelos in vitro 3D são excelentes alternativas ao modelo animal. Esferóides, organoides, células dentro de um hidrogel organizadas em estruturas que mimetizam tecidos humanos. Estes modelos substituem parcial ou totalmente os modelos animais, Foto 3.

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Foto 3 – Os avanços biotecnológicos em associação com a pressão para substituir a experimentação animal impulsionam o desenvolvimento de modelos in vitro mais fisiológicos e preditivos da resposta in vivo.

No mundo restrito do i3S

Um corredor liga este edifício ao IPTIMUP onde o acesso é restrito. Aí a tecnologia de ponta, espaços para biópsias da mama e tiróide, instrumentos de nova geração, testes genéticos de paternidade é neste laboratório que são analisadas amostras de todo o país. Neste mundo novo estão reunidas não só os três grandes centros científicos mas há também uma estreita ligação às universidades, hospitais e IPO.

As plataformas científicas que aqui estão juntas têm as portas abertas às escolas permitindo que os alunos do ensino secundário possam durante algumas horas ver a ciência que acontece em cada uma daquelas salas diariamente.

Fontes :

https://www.i3s.up.pt/

 

 

 

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