PRÉMIO NOBEL DA FISIOLOGIA OU MEDICINA 2012 John B. Gurdon e Shinya Yamanaka

Ficha de trabalhoParte I

Baseada na ficha da AREAL sobre o Nobel da Medicina 2012

Esc. Sec. Leal da Câmara

Professor Fernando Bação

PRÉMIO NOBEL DA FISIOLOGIA OU MEDICINA 2012 –John B. Gurdon e Shinya YamanakaOs trabalhos do britânico John Gurdon e do japonês Shinya Yamanaka permitiram descobrir que é possível reprogramar células maduras intactas, transformando-as em células pluripotentes, as quais são capazes de originar qualquer tipo de célula adulta. As descobertas dos dois investigadores valeram-lhes a atribuição do Prémio Nobel da Fisiologia ou Medicina em 2012.O Comité Nobel considera estas descobertas revolucionárias, pois mudaram radicalmente a maneira como a ciência encara o desenvolvimento e a especialização celulares. Em comunicado, o Comité afirmou: "Compreendemos hoje que a célula madura não tem de ficar confinada para sempre ao seu estado especializado. Os manuais foram reescritos e estabeleceram- se novos campos de investigação. Ao reprogramar células humanas, os cientistas criaram novas oportunidades de estudar doenças e desenvolver métodos de diagnóstico e terapia.”

Thomas King e Robert Briggs foram os primeiros a realizar transplantes de núcleos celulares com rãs-leopardo (Rana pipiens), na década de 50 do século XX.Esta técnica foi, pouco tempo depois, utilizada por John Gurdon que, ao trabalhar com rãs da espécie Xenopus laevis, conseguiu produzir animais completamente desenvolvidos a partir de núcleos de células em estados avançados de desenvolvimento. Estes resultados mudaram a ideia de que o material nuclear das células em desenvolvimento vai lentamente perdendo a sua capacidade de originar um organismo completo.No entanto, durante décadas, permaneceu a dúvida se seria possível transformar uma célula intacta (à qual não fosse necessário transplantar o núcleo) numa célula totipotente.Quatro décadas após os resultados de Gurdon, os trabalhos do japonês Shinya Yamanaka esclareceram essa dúvida.

Yamanaka conseguiu identificar alguns genes que permitem manter as células, quando cultivadas in vitro, num estado imaturo. De seguida, tentou introduzir diferentes combinações destes genes em células adultas. Verificou que a combinação de quatro desses genes permitia reprogramar células adultas (fibroblastos) em células estaminais pluripotentes, as quais se podiam diferenciar em diferentes tipos de células como células nervosas, células traqueais ou mesmo novos fibroblastos. Yamanaka designou estas células Células Estaminais Pluripotentes induzidas (iPS). O resultado destes trabalhos foi publicado em 2006. Investigações realizadas mais recentemente mostraram que as iPS podem originar todos os tipos de células do organismo.

Questões de exploração (itens de seleção –não constam da ficha )1. Selecione a opção que completa corretamente a frase:Dos investigadores referidos no texto o(s) primeiro(s) a clonar um animal…

(A) … foram Thomas King e Robert Briggs.(B) … foram John Gurdon e Shinya Yamanaka.(C) … foi John Gurdon.(D) … foi Shinya Yamanaka

2. Selecione a opção que completa corretamente a frase:John Gurdon pôde concluir com a sua experiência que …

(A) … um núcleo indiferenciado pode diferenciar-se.(B) … um núcleo diferenciado não pode dividir-se.(C) … um núcleo indiferenciado é totipotente.(D) … um núcleo diferenciado pode regressar ao estado imaturo.

Questões de exploração (itens de seleção –não constam da ficha )3. Selecione a opção que completa corretamente a frase: Os genes descobertos por Shinya Yamanaka … e …

(A) … impedem a diferenciação … só existem em células totipotentes.(B) … promovem a diferenciação … só se expressam em células pluripotentes.(C) … promovem a diferenciação … só existem em células totipotentes.(D) … impedem a diferenciação … só se expressam em células pluripotentes.

4. Selecione a opção que completa corretamente a frase:Agora podemos interpretar a experiência do Gurdon considerando que o … dos óvulos da

rã tinha … responsáveis pela manutenção da pluripotencialidade.(A) … citoplasma … genes …(B) … núcleo … genes …(C) … citoplasma … proteínas …(D) … núcleo … proteínas …

Questões de exploração (itens de construção - constam da ficha)1. Estabeleça as diferenças fundamentais entre os trabalhos de John Gurdon e os de Shinya Yamanaka.

A resposta deve contemplar os seguintes tópicos:•Ambos conseguiram obter células pluripotentes a partir de células diferenciadas, mas os métodos de trabalho e as conclusões foram dferentes;I

•John Gurdon transferiu núcleos de células diferenciadas para o citoplasmas de óvulos (células totipotentes) aos quais retirou previamente o núcleo.•Shinya Yamanaka transferiu genes (responsáveis pela manutenção da pluripotencialidade) para células diferenciadas.

Questões de exploração2. Durante algum tempo, julgava-se que desde a célula indiferenciada à célula especializada existia um percurso unidirecional, sendo impossível que as células especializadas voltassem ao estado imaturo e pluripotente. Explique em que medida os trabalhos de Gurdon e Yamanaka contribuíram para mudar esta perspetiva sobre o desenvolvimento e especialização celulares.

A resposta deve contemplar os seguintes tópicos:

• John Gurdon, provou que a perspetiva considerada estava errada, pois, nas suas experiências o núcleo de uma célula diferenciada originou um organismo completo;

• Shinya Yamanaka, descobriu o processo que pode explicar a inversão do processo de diferenciação. Mostrou que existem genes responsáveis pela manutenção do estado imaturo e provou experimentalmente que podiam inverter o processo da diferenciação.

Questões de exploração3. As células estaminais pluripotentes são células que existem num embrião nos primeiros dias após a conceção. (…)Até há pouco tempo julgava-se que apenas as células embrionárias tinham esta capacidade. Explicite de que forma é que os resultados dos investigadores, agora galardoados com o prémio Nobel, podem alterar esta perspetiva e que vantagens poderão resultar destas descobertas.A resposta deve contemplar os seguintes tópicos:• Como se explicou na resposta anterior, os trabalhos destes autores provaram que as células somáticas diferenciadas, mesmo de organismos adultos, podem voltar à indiferenciação e depois virem a diferenciar-se noutro tipo de célula.•Podemos considerar várias vantagens: • podem ser “fabricadas” células de diferentes tecidos para substituir

lesões (causadas por qualquer deficiência/acidente/doença) sem qualquer risco de rejeição, pois os novos tecidos tem o mesmo DNA.

• não é necessário depender de células embrionárias.

Ficha de trabalhoParte II

Outras investigações recentes sobre células estaminais

Novas formas de produzir células estaminais embrionárias humanasThe Scientist – 5 Outubro 2011Uma equipa de investigadores descobriu uma nova forma de produzir células estaminais embrionárias a partir dos genes do próprio paciente, o que poderá evitar a utilização deste tipo de células geradas a partir de embriões humanos, cuja utilização levanta importantes questões éticas.Nesta investigação, foram produzidas, pela primeira vez, células estaminais embrionárias pluripotentes em seres humanos através da tecnologia da transferência nuclear somática. Esta tecnologia permite a transferência de um núcleo de uma célula somática de um paciente (ou seja, que é a denominação para qualquer tipo de célula humana, com exceção das células envolvidas na reprodução) para um óvulo, do qual foi retirado o seu núcleo. A fusão do núcleo da célula somática com esse óvulo dá origem a uma célula que se multiplica noutras células, originando um embrião. Desse embrião podem ser retiradas células estaminais embrionárias com material genético do próprio paciente a serem utilizadas em tratamentos que sejam necessários, tais como transplante de pele e outros órgãos ou noutras terapêuticas para doenças degenerativas.Este método tem vantagens sobre o método utilizado hoje em dia para obter células estaminais embrionárias que utiliza células de embriões excedentários de tratamentos de fertilização in vitro, o que levanta muitas questões éticas, pois a utilização desses embriões originará a sua morte.Os resultados desta investigação foram publicados na revista científica Nature.http://cibpt.wordpress.com/2011/10/20/nova-forma-de-produzir-celulas-estaminais-embrionarias-humanas/ (consulta em 1 de novembro de 2012)

Questões de exploração 1. A propósito da notícia anterior selecione a afirmação que não faz sentido.

(A) O trabalho de Shinya Yamanaka é posto ao serviço da medicina.(B) Trata-se da experiência de Gurdon mas com humanos.(C) As células estaminais humanas são obtidas a partir de embriões.(D) Isto é clonagem humana.

2. Identifique semelhanças e diferenças entre a realidade atual e o argumento do filme de ficção “A Ilha”.

• Semelhanças: é possível a partir de células adultas diferenciadas obter células estaminais pluripotenciais induzidas e criar novos tecidos; não é possível produzir orgãos separados, apenas indivíduos completos; estes procedimentos são dispendiosos; não é ético clonar humanos.

• Diferenças: não se dispõe de conhecimentos que permitam ter uma taxa se sucesso elevada no processo de clonagem (não falta muito); não se têm conhecimentos que permitam acelerar a ontogenia (desenvolvimento desde o zigoto até ao estado adulto).

TPC3. Explique a lógica da entrega do Prémio Nobel da Medicina

deste ano.

4. Investigue como terá Shinya Yamanaka introduzido os genes da “imaturidade celular” nas células diferenciadas (fibroblastos).