O ambicioso projetowww bwin ptmapear todos os 37 trilhõeswww bwin ptcélulas do corpo humano:www bwin pt

Este tipowww bwin ptpesquisa apresenta dificuldadeswww bwin pttoda espécie, com grandes equipes trabalhando nesse projeto. Mas pode haver enormes recompensas.

Foi o que certamente aconteceu para um consórciowww bwin pt29 cientistas que se reuniram para determinar quais tiposwww bwin ptcélulas compõem o revestimento da traqueia — e depararam com um novo tipowww bwin ptcélula que poderá transformar nossa compreensão e o tratamento da fibrose cística.

A equipe era liderada por Aviv Regev, do Broad Institute do Instituto Tecnológicowww bwin ptMassachusetts (MIT, na siglawww bwin ptinglês) e Harvard. Na primeira vezwww bwin ptque encontraram essas células, os cientistas estavam observando uma análisewww bwin pt300 células da traqueiawww bwin ptcamundongos.

Três células não pareciam corresponder a nada que houvesse sido encontrado antes. Se fossem apenas duas, eles poderiam ter desprezado o resultado como sendo ruído nos dados — mas três células estranhas garantiram uma análise mais detalhada.

Nas brincadeiras do laboratório, elas ficaram conhecidas como "células quentes". Os cientistas repetiram o experimento diversas vezes e logo ficou claro que eles realmente haviam encontrado um novo tipowww bwin ptcélula na traqueia.

Outra equipe dos Estados Unidos e da Suíça havia feito, independentemente, a mesma descoberta. As duas equipes souberam do trabalho uma da outra por acasowww bwin ptum semináriowww bwin pt2017.

"Foi um daqueles belos momentos da ciência", relembra Moshe Biton, da equipe do Broad Institute, "quando dois grupos encontraram separadamente os mesmos resultados".

As duas equipes confirmaram que essas novas células existem nas vias aéreas humanas, da mesma forma que nos camundongos. Elas se reuniram e concordaramwww bwin ptpublicar seus dois relatórios lado a lado.

Essas novas células não haviam sido observadas antes, simplesmente porque são muito raras - elas compõem cercawww bwin pt1% das células das vias aéreas. Mas isso não significa que elas sejam menos importantes.

Quando as duas equipes examinaramwww bwin ptdetalhes o que se destaca nessas células, eles descobriram algo extraordinário. Um dos genes ativos nessas células da traqueia recém-descobertas é o gene "regulador da condutância transmembrana da fibrose cística" (CFTR, na siglawww bwin ptinglês).

Esta descoberta deu um novo nívelwww bwin ptsignificado ao seu trabalho, pois as mutações desse gene causam a fibrose cística.

A forma exata como essa doença é causada pela herançawww bwin ptuma versão disfuncional do gene CFTR é um mistério desde a descoberta dessa relaçãowww bwin pt1989. A fibrose cística é uma doença complexa, que normalmente começa na infância, com sintomas que frequentemente incluem infecções pulmonares e dificuldade para respirar. Existem tratamentos, mas não há cura.

Agora parece possível que a chave para compreender a causa pode estar na pesquisa da função dessas células recém-descobertas e do que acontece com elas caso o gene CFTR esteja com defeito. Por isso, as pesquisas continuam.

Mas, já com esta descoberta e com outras pesquisas utilizando métodos similares, existe a sensaçãowww bwin ptque a nossa compreensão das células do corpo está sendo transformada por uma nova e contundente combinação entre a biologia e a ciência da computação. E é aqui que estão sendo feitas descobertas ainda mais inovadoras.

A diversidade das células humanas

Cada uma dentre os cercawww bwin pt37 trilhõeswww bwin ptcélulas do corpo é única até certo ponto.

Os tiposwww bwin ptcélulas são determinados pelas proteínas específicas que elas contêm. Apenas os glóbulos vermelhos do sangue contêm hemoglobina, por exemplo, enquanto os neurônios contêm proteínas diferenteswww bwin ptuma célula imunológica.

Não há duas células no corpo que contenham exatamente as mesmas quantidadeswww bwin ptcada proteína.

O sistema imunológico é muito complexo. Ele compreende muitos tiposwww bwin ptcélulas classificadas pelawww bwin ptfunção central — os linfócitos T, os linfócitos B e assim por diante. Mas existem também incontáveis variações sutis desses linfócitos T e linfócitos B.

Nós realmente não sabemos quantas variantes existem — mas, se pudéssemos compreender o que todas elas fazem, entenderíamos melhor o sistema imunológico. Isso, porwww bwin ptvez, permitiria elaborar novos remédios para ajudar o sistema imunológico, por exemplo, a melhor combater o câncer.

Um tipowww bwin ptcélula imunológica que minha equipewww bwin ptpesquisa na Universidadewww bwin ptManchester, no Reino Unido, vem estudando é a célula exterminadora natural (NK, na siglawww bwin ptinglês).

Existem cercawww bwin ptmil dessas células imunológicaswww bwin ptcada gotawww bwin ptsangue humano. Elas são especialmente boas na detecção e mortewww bwin ptoutras células que se tornaram cancerosas ou foram infectadas com vírus.

Novamente, nem todas as células exterminadoras naturais são similares. Uma análise estimou que existem muitos milhareswww bwin ptvariantes dessa célula imunológicawww bwin ptqualquer pessoa.

Em 2020, meu laboratóriowww bwin ptpesquisa conduziu uma análise que indicou que varianteswww bwin ptcélulas exterminadoras naturais no sangue poderiam ser classificadaswww bwin ptoito categorias.

Embora seus diferentes papéis no corpo ainda não sejam totalmente compreendidos, é provável que algumas delas sejam especialmente dedicadas a atacar tipos específicoswww bwin ptvírus, enquanto outras são melhores para detectar câncer e assim por diante.

Outros tiposwww bwin ptcélulas imunológicas podem ser ainda mais variados. Evidentemente, nossas células componentes são tão diversas quanto os seres humanos compostos por elas.

Compreender como essas populações complexaswww bwin ptcélulas trabalham juntas (neste caso, para defender-nos contra as doenças) é uma fronteira vital.

Usando a linguagem dos algoritmos

Para penetrar nessa complexidade, a diversidade das células humanas deve ser traduzida na linguagem dos algoritmos.

Imagine uma célula que contenha apenas dois tiposwww bwin ptproteínas, X e Y. Cada célula individual terá uma quantidade específicawww bwin ptcada uma dessas duas proteínas. Isso pode ser representado como um pontowww bwin ptum gráfico, no qual o nívelwww bwin ptproteína X torna-se uma posição ao longo do eixo x e o nívelwww bwin ptproteína Y éwww bwin ptlocalização ao longo do eixo y.

Uma célula pode conter alta quantidadewww bwin ptproteína X e um poucowww bwin ptproteína Y, o que pode ser revelado por um citômetrowww bwin ptfluxo que demonstra que as células são manchadas com alta quantidadewww bwin ptum anticorpo e baixa quantidadewww bwin ptoutro anticorpo.

A célula pode ser então representada como um pontowww bwin ptposição distante ao longo do eixo x e um pouco acima no eixo y.

À medida que cada célula assumewww bwin ptposição no gráfico, aquelas com níveis similares das proteínas X e Y - e provavelmente são do mesmo tipowww bwin ptcélula - aparecem como um conjuntowww bwin ptpontos.

Se milhares ou milhõeswww bwin ptcélulas forem plotadas desta forma, o númerowww bwin ptconjuntos discretos nos conta quantos tiposwww bwin ptcélulas existem. E o númerowww bwin ptpontoswww bwin ptum conjunto nos conta quantas células existem daquele tipo.

O maravilhoso é que esta formawww bwin ptanálise pode revelar quantos tiposwww bwin ptcélulas estão presentes, por exemplo,www bwin ptuma amostrawww bwin ptsangue ou biópsiawww bwin pttumor, sem receber nenhuma orientação sobre quais células esperamos encontrar.

Isso significa que podem surgir resultados inesperados. Um conjuntowww bwin ptpontoswww bwin ptdados poderá surgir com propriedades inesperadas, o que significa a descobertawww bwin ptum novo tipowww bwin ptcélula.

Naturalmente, as células precisamwww bwin ptmaiswww bwin ptduas coordenadas para descrevê-las. Na verdade, ao longo da última década, foi desenvolvido um tipowww bwin ptanálise - conhecido como sequenciamentowww bwin ptcélula única - para medir a qual extensão as células individuais usam cada um dos 20 mil genes humanos que elas contêm.

Pode-se então analisar quais dentre os 20 mil genes humanos uma célula específica está usando - o que é chamadowww bwin pttranscriptoma da célula - para criar um "mapa"www bwin ptcélulas diferentes.

Nós não conseguimos imaginar células representadaswww bwin ptum gráfico com 20 mil eixos, mas um algoritmowww bwin ptcomputador pode realizar esta análise exatamente da mesma forma que faria com apenas duas variáveis. Células similares são colocadaswww bwin ptposição próxima entre si, enquanto as células que utilizam conjuntoswww bwin ptgenes muito diferentes ficam mais distantes.

Os algoritmos utilizados são emprestadoswww bwin ptoutros campos da ciência, como os empregados para analisar as redes sociais. Depois passamos dias, quando não anos, examinando o resultado para decifrar o que o mapa significa: quantos tiposwww bwin ptcélulas existem, o que define suas diferenças e o que elas fazem no nosso corpo?

No momento, este esforço está sendo realizadowww bwin ptescala sem precedentes, graças ao consórcio Atlas das Células Humanas, que vem trazendo todo tipowww bwin ptdescobertas sobre o corpo humano.

O Atlas das Células Humanas

Em outubrowww bwin pt2016, Regev e Sarah Teichmann, do instituto britânico Wellcome Sanger, organizaram um eventowww bwin ptLondres para cercawww bwin pt100 cientistaswww bwin ptprimeira linha, para discutir como mapear todas as células do corpo humano.

A proposta era produzir algo como o Google Maps do corpo: "conhecemos os países e as principais cidades; agora, precisamos mapear as ruas e os prédios".

Um ano depois, eles haviam elaborado um plano específico para tentar primeiramente definir 100 milhõeswww bwin ptcélulaswww bwin ptdiferentes sistemas e órgãos, usando diferentes pessoaswww bwin pttodo o mundo.

Milhareswww bwin ptcientistaswww bwin ptmaiswww bwin pt70 paíseswww bwin pttodos os lugares habitados do planeta uniram-se ao consórcio desde então. É uma comunidade muito diversa, como é necessário para um esforço científico global desta magnitude.

De muitas formas, esta nova e audaciosa ambição é uma consequência direta do Projeto do Genoma Humano. O sequenciamentowww bwin pttodos os genes contidoswww bwin ptcada célula humana, oficialmente completadowww bwin ptabrilwww bwin pt2003, fez com que todo tipowww bwin ptvariação genética fosse relacionado ao aumento da susceptibilidade a doenças específicas.

Mas as doenças genéticas manifestam-se nas células específicas nas quais aquele gene normalmente é utilizado. Por isso, basicamente, a análise dos genes por si só não é suficiente. Precisamos também saberwww bwin ptqual parte do corpo humano esses genes causadoreswww bwin ptdoenças estão sendo ativados.

O Atlas das Células Humanas está preenchendo esta lacuna entre os códigos genéticos abstratos e a fisicalidade do corpo humano.

Já vimos um exemplo dawww bwin ptimportância - a descoberta do gene da fibrose cística, que é usado por uma nova célula rara. Outro exemplo vem do que acontece durante a gravidez.

Descobrindo os segredos da gravidez

Por muitos anos, soubemos que o sistema imunológico está intimamente relacionado à gravidez.

Algumas combinaçõeswww bwin ptgenes do sistema imunológico, por exemplo, são levemente mais frequentes do que se esperaria ao acasowww bwin ptcasais que perderam três ou mais bebês. Ainda não entendemos por que isso acontece, mas o seu estudo pode ser importante na medicina, para resolver problemas da gravidez.

Para lidar com essa questão, um consórciowww bwin ptcientistas analisou cercawww bwin pt70 mil células da placenta e do revestimento do úterowww bwin ptmulheres que perderam seus bebês entre 6 e 14 semanaswww bwin ptgravidez. Um dos líderes desse consórcio foi Techmann, como parte do projeto Atlas das Células Humanas.

A placenta é o órgão por onde passam os nutrientes e gases entre a mulher e o bebêwww bwin ptdesenvolvimento.

Acreditava-se que o sistema imunológico da mãe precisasse ser desligado no revestimento uterino, onde fica inserida a placenta, para que o feto e a placenta não fossem atacados por serem "alienígenas" (como um transplante rejeitado), já que a metade dos genes do feto vem do pai. Mas esta visão resultou ser errada, ou pelo menos simplista demais.

Agora sabemos, por meiowww bwin ptuma sériewww bwin ptexperimentos que incluem esta análise, que, no útero, a atividade das células imunológicas da mãe é um pouco reduzida, provavelmente para evitar reações adversas contra as células do feto. Mas o sistema imunológico não é desligado.

Na verdade, as células imunológicas que mencionamos acima - as células exterminadoras naturais, bem conhecidas por matar células infectadas ou células cancerosas - assumem um papel completamente diferente e mais construtivo no útero, ajudando a construir a placenta.

A análisewww bwin pt70 mil células feita pelos cientistas também destacou que todos os tiposwww bwin ptoutras células imunológicas também são importantes na construção da placenta. Mas ainda não sabemos o que todas elas fazem - estamos no limiar do nosso conhecimento.

Muzlifah "Muzz" Haniffa - professorawww bwin ptdermatologia e imunologia do Instituto Wellcome Sanger e do Institutowww bwin ptBiociências da Universidadewww bwin ptNewcastle, no Reino Unido - é uma das três mulheres que lideraram esta análise. Como médica e cientista, ela observa o corpowww bwin ptdois pontoswww bwin ptvista quase diariamente: como análiseswww bwin ptcomputador das células na tela e como pacientes que entram pela porta do seu consultório. Ela vê os tijolos e a construção feita com eles.

No momento, estas duas visões não se conversam facilmente. Mas, com o tempo, elas se encontrarão.

Haniffa acredita que, no futuro, os instrumentos usados diariamente pelos médicos - como o estetoscópio para ouvir os pulmões do paciente ou uma simples contagem sanguínea - serão substituídos por outros, que identificam as células do nosso corpo. Algoritmos analisarão os resultados, esclarecerão o problema subjacente e preverão o melhor tratamento.

Muitos médicos concordam com ela que este é o futuro da assistência médica.

Qual o possível significado prático?

Bebês são agora gerados rotineiramente por fertilização in vitro, transplanteswww bwin ptórgãos tornaram-se comuns e os níveis geraiswww bwin ptsobrevivência com câncer no Reino Unido praticamente dobraram nos últimos anos. Mas todas essas conquistas não são nada perto do que está por vir.

No meu livro The Secret Body ("O corpo secreto",www bwin pttradução livre), os progressos da biologia humana estão se acelerandowww bwin ptvelocidade sem precedentes, não apenas com o Atlas das Células Humanas, mas tambémwww bwin ptoutras áreas.

A análise dos nossos genes apresenta uma nova compreensãowww bwin ptcomo somos diferentes. As ações das células do cérebro fornecem indicaçõeswww bwin ptcomo a nossa mente trabalha. Novas estruturas encontradas no interior das nossas células geram novas ideias para a medicina. As proteínas e outras moléculas encontradaswww bwin ptcirculação no nosso sangue alteram nossa visão sobre a saúde mental.

É claro que todas as ciências têm impacto cada vez maior nas nossas vidas, mas nada nos afeta mais profunda ou diretamente quanto as novas revelações sobre o corpo humano. E, com todas essas pesquisas, encontram-se agora no horizonte novas formaswww bwin ptdefinir, avaliar e manipular a saúde.

Já nos acostumamos com a ideiawww bwin ptque as nossas informações genéticas pessoais podem ser usadas para orientar nossa saúde. Mas uma revelação mais silenciosa - quase secreta - também está ocorrendo e pode trazer impactos ainda maiores sobre o futuro da assistência médica: a análise profunda das células do corpo humano.

Um dia, um relógio que possa medir coisas simples sobre o seu corpo será motivowww bwin ptrisadas, como uma ferramenta primitiva.

No futuro, talvez nos próximos 10 anos, toda uma nuvemwww bwin ptinformações será disponível, incluindo uma análise das células do seu corpo, e você precisará decidir até onde quer conhecê-la. Esta revolução da biologia humana nos fornecerá individualmente novos poderes - e cada umwww bwin ptnós precisará decidir se e quando deve desenvolvê-los.

Você pode, por exemplo, consultar seu médico um dia sobre algowww bwin ptanormal sobre awww bwin ptpele - uma irritação, coceira ou outra coisa.

O médico pode tomar uma pequena amostra dawww bwin ptpele, ou talvez uma amostrawww bwin ptsangue. Com uma análise completa do que está ali, célula por célula, ele poderá diagnosticar o problema com precisão e saber qual é o melhor tratamento.

Parte deste processo pode até ser automatizada. E,www bwin ptum futuro mais distante, se o equipamento necessário diminuirwww bwin pttamanho e seu custo for suficientemente reduzido, talvez você mesmo possa fazer esta análisewww bwin ptcasa.

As doenças também serão previstas com mais frequência, anteswww bwin ptsurgir qualquer sintoma. É claro que esta é uma das missões mais vitais da ciência: interromper as doenças humanas antes mesmo que elas comecem.

Para algumas doenças, isso já é possível, com as vacinas, água limpa e melhor saneamento básico. Agora, com o corpo humano se abrindo para a análise das células e genes por computador, novas formaswww bwin ptevitar as doenças estão surgindo.

Somos levados a buscar essas novas oportunidades, mas, na prática, existem dificuldades e consequências imprevistas que precisam ser resolvidas.

Vamos tomar um exemplo familiar: a ideia do índicewww bwin ptmassa corporal, um valor derivado do peso e da alturawww bwin ptuma pessoa.

Ele é usado para nos rotular como abaixo do peso, peso normal, acima do peso ou obeso. É útil porque indica o aumento do riscowww bwin ptproblemaswww bwin ptsaúde decorrentes, como a diabete tipo 2, e podem ser tomadas medidas para reduzir a probabilidadewww bwin ptque isso aconteça.

Mas o rótulo por si só também pode causar outros tiposwww bwin ptproblemas relativos à autoestimawww bwin ptuma pessoa e como a sociedade observa a obesidade e a diversidade humana.

Decisões difíceis sobre como viver

Todos nós somos susceptíveis, até certo ponto, a uma ou outra doença.

Assim, à medida que a ciência avança e aprendemos cada vez mais sobre nós mesmos, certamente todos nos encontramos mergulhadoswww bwin ptdados sobre nós, inundados por estimativas e probabilidades que brincam com a nossa mente e a nossa identidade, exigindo que tomemos decisões difíceis sobre a nossa saúde e como viver.

Parece viável, por exemplo, que o estado do sistema imunológicowww bwin ptuma pessoa, quando analisadowww bwin ptprofundidade, possa nos ajudar a prever os sintomas mais prováveiswww bwin ptcasowww bwin ptinfecção pelo vírus Sars-CoV-2, que causa a covid-19.

Os marcadores da atividade imunológica podem até estar relacionados à saúde mentalwww bwin ptuma pessoa. Uma análise concluiu que secreções pró-inflamatórias específicaswww bwin ptcélulas imunológicas (as chamadas citocinas) são encontradaswww bwin ptníveis mais altoswww bwin ptpessoas deprimidas.

À medida que aprendemos sobre a composição e o status do corpo humano, esse conhecimento irá inevitavelmente estabelecer novas formaswww bwin ptavaliação da saúde. E pode muito bem nos ajudar a resolver problemas na gravidez, como já vimos.

Mas existem também problemas. Se uma análise indicar a possibilidadewww bwin ptum problema, digamoswww bwin pt50%, como você agiria com base nessa informação se a intervenção médica que poderia ajudá-lo também apresenta seus próprios riscos?

Parece não haver fim para a formawww bwin ptque a análise métrica do corpo humano nos levará a novas e importantes, mas complexas, decisões sobre a saúde.

A atriz Angelina Jolie, com basewww bwin ptinformações genéticas, tomou a famosa decisãowww bwin ptremover cirurgicamente seus seioswww bwin pt2013, além dos ovários e das trompaswww bwin ptFalópio posteriormente, após um exame genético que determinou que ela havia herdado uma variação específicawww bwin ptum gene conhecido como BRCA1.

Basicamente, ela havia recebido uma possibilidade muito alta - 87% -www bwin ptdesenvolver câncerwww bwin ptmama. Geralmente, os riscos e as probabilidades sobre a nossa saúde apresentam muito menos clareza.

Por isso, surge a questão: como devemos agir com basewww bwin pttodas essas novas informações? O que fazer se for identificado algo que significa um riscowww bwin ptumwww bwin ptseiswww bwin ptdesenvolver uma doença autoimune ou câncer nos próximos 10 anos? Seria diferente se o risco fossewww bwin ptumwww bwin ptquatro?

Quando você decidiria tomar remédios como precaução ou passar por uma cirurgia, sabendo que esses procedimentos também trazem seus próprios riscos? E esse conhecimento sozinho poderia fazer você se sentir doente? Sua identidade seria afetada?

Eu não tenho as respostas, mas esta é a questão. À medida que a nova ciência avança, cada umwww bwin ptnós precisará decidir o quanto realmente quer saber sobre si mesmo.

* Daniel M. Davis é professorwww bwin ptimunologia da Universidadewww bwin ptManchester, no Reino Unido.

Este artigo foi publicado originalmente no sitewww bwin ptnotícias acadêmicas The Conversation e republicado sob licença Creative Commons. Leia aqui a versão originalwww bwin ptinglês.

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