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2021-06-18T14:49:09Z

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Referência : Calafate, S., (2021) ''Vírus de laboratório'', [https://rce.casadasciencias.org Rev. Ciência Elem.], V9(2):031
 
Autor: Sara Calafate 
Editor: [[Usuário:Jfgomes47|José Ferreira Gomes]] 
DOI: [[https://doi.org/10.24927/rce2021.031 https://doi.org/10.24927/rce2021.031]] 
<html><a href="https://rce.casadasciencias.org/rceapp/static/docs/artigos/2021-031.pdf" target="_blank">
<img src="https://rce.casadasciencias.org/static/images/layout/pdf.png" alt="PDF Download"></a></html>
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== Resumo ==

Quando falamos em vírus, é provável que as primeiras memórias que lhe vêm ao pensamento sejam o vírus Ébola, o vírus Influenza A do subtipo H1N1, ou mais provavelmente o vírus da COVID-19. O que estes vírus têm em comum é o facto de terem ameaçado a nossa sociedade. Mas serão todos os vírus “maus”? A verdade é que existem vírus que têm um papel muito importante na investigação e, para além disso, podem ajudar a curar doenças genéticas. Neste artigo, irei descrever alguns exemplos que mostram que os vírus são ferramentas essenciais na investigação e na medicina. Desta forma, pretendo sensibilizar o leitor para a importância dos vírus e, assim, transformar o estigma negativo existente para com os vírus.

<html>
O cenário que se vive no mundo desde o início do ano de 2020 devido ao surto causado pelo
coronavírus ficará, certamente, gravado na memória de todos nós. Ainda há relativamente
pouco tempo, em 2009, vivemos uma outra pandemia provocada pelo vírus da gripe A. O
coronavírus não será, muito certamente, o último vírus a espalhar-se pelo mundo. Devido
a este cenário, os vírus são inevitavelmente associados a sentimentos negativos pois
causam surtos epidémicos e pandemias que assolam, periodicamente, a humanidade. No
entanto, a utilização de vírus como ferramentas para combater doenças genéticas tem um
enorme potencial. É, portanto, crucial, que a investigação fundamental acerca da biologia
dos vírus continue e, assim, possamos tirar o máximo partido destes organismos como
veículos de entrega de material genético com diferentes finalidades.

Os avanços na área da biologia molecular, por volta da década de 80, tornaram possível
editar o genoma de organismos procarióticos, permitindo a inserção de genes provenientes
de outros genomas como, por exemplo, de mamíferos. Este método, denominado de clonagem
de genes, origina uma molécula de DNA recombinante, a qual é posteriormente amplificada
pelo organismo hospedeiro. Com o aperfeiçoamento das técnicas de clonagem,
a capacidade de manipular o genoma dos vírus emergiu</html><ref><html>FLOTTE, T. R.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17577203/">Gene therapy: The first two decades and the current state-of-the-art</a>, J. Cell. Physiol. 213, 301–305.
2007.</html></ref><html>. Como os vírus têm a capacidade
de infetar diversos tecidos e transferir o seu material genético para as células hospedeiras
podemos, desta forma, combinar o conhecimento da biologia dos vírus com os avanços de
clonagem e utilizá-los como vetores para a transferência de genes entre organismos. A
aplicabilidade destas ferramentas é vasta, sendo comum utilizar vetores virais para induzir
ou eliminar a expressão de determinados genes em tecidos específicos de diferentes
organismos. No entanto, a aplicação mais promissora dos vetores virais é a sua utilização
na terapia de doenças genéticas.

 

Os vírus de laboratório

O espectro de vírus utilizados em laboratório é enorme. Alguns exemplos destes são o adenovírus,
vírus associado a adenovírus (adeno-associated virus - AAV), vírus herpes simplex
(HSV), retrovírus, lentivírus ou, até mesmo, o vírus da raiva. Em todos estes casos, os vírus
utilizados em laboratório são modificados de forma a que todo o processo esteja sobre o
controlo do investigador e de forma a que não causem uma resposta imunitária no sistema
que recebe o vírus. A escolha do vetor viral é importante pois os diferentes tipos têm as
suas vantagens e desvantagens. Alguns dos aspetos a ter em atenção são a durabilidade
do efeito desejado (curta ou longa duração), a capacidade de armazenamento de informação
dos vírus (quantos genes podem transportar) ou a forma como o vírus se replica,
pois há vírus que contêm material genético na forma de DNA ou RNA e estes podem estar
organizados em cadeias simples ou duplas</html><ref><html>LUNDSTROM, K.,
Viral Vectors in Gene Therapy, Diseases 6, 42. 2018.</html></ref><html>.

Os AAV são, neste momento, o vetor viral mais utilizado em investigação fundamental e,
até mesmo, com mais sucesso na área da terapia genética. A utilização deste vetor viral
permite a expressão de longa duração dos genes transferidos para o tecido hospedeiro.
Para além disto, diferentes estirpes de AAVs infetam diferentes tecidos. A característica
mais importante dos AAVs é terem um perfil imunogénico baixo e, desta forma, não desencadearem
fortes respostas no hospedeiro. Com o aumento da utilização desta ferramenta,
os AAV foram-se tornando extremamente versáteis. Para além da utilização de estirpes
naturais, surgiram também uma série de estirpes quiméricas, criadas em laboratório, onde
a cápside do vírus está manipulada a fim de melhorar a sua capacidade de infetar novos
tecidos como é o caso do sistema nervoso. Por outro lado, os protocolos de produção destes
vírus têm sido otimizados podendo agora produzir-se quantidades em grande escala</html><ref><html>POTTER, M. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4420252/">A simplified purification protocol for recombinant adeno-associated virus vectors</a>, Mol. Ther. - Methods
Clin. Dev. 1, 14034. 2014.</html></ref><html>, </html><ref><html>HUANG, X. et al.
AAV2 production with optimized N/P ratio and PEI-mediated transfection results in low toxicity and high titer for in vitro and in vivo applications, J. Virol. Methods 193, 270–277. 2013.</html></ref><html>.

 

Os AAV na investigação fundamental

No caso da investigação fundamental em neurociências, podemos tirar partido destes
vetores para estudar os processos que vão desde o desenvolvimento de neurónios até à
função destes num circuito neuronal. Uma das formas utilizadas é através da “marcação”
dos neurónios de interesse, no cérebro do animal usado como modelo de estudo, sendo
o murganho e o rato os modelos mais utilizados. Uma das estratégias mais comum com
este propósito é a expressão de genes repórter no tipo de neurónios em estudo, como é
o caso do gene que codifica para a proteína verde fluorescente - GFP (Green Fluorescent
Protein). Por exemplo, podemos modificar o genoma do AAV de forma a expressar a GFP
sob o controlo de um promotor que é ativo apenas num certo tipo de neurónios, permitindo
monitorizar esta população de neurónios ao longo do tempo (FIGURA 1).

 
<center>
<figure class="image-medium">
<img src="https://rce.casadasciencias.org/static/images/articles/2021-031-01.jpg">
</figure>
<figcaption>FIGURA 1. Nesta imagem, vemos o hipocampo (uma região do cérebro envolvida em processos de memória episódica)
de um murganho adulto que foi infetado com AAV9, transportando o gene que codifica a proteína GFP. A expressão
deste gene está sob o controlo de um promotor ativado apenas num tipo específico de neurónios (neurónios inibitórios).
Os neurónios em estudo estão marcados a verde, devido à expressão da GFP. A azul vemos o núcleo de todas as outras
células que residem no cérebro do murganho, e que não foram infetadas. (Imagem obtida pela autora com recurso a um
Microscópio de Florescência Confocal.)
</figcaption>
</center>
 

Com o objetivo de estudar a função de um certo tipo de neurónios, o investigador pode
também, expressar nos neurónios de interesse proteínas que formam canais iónicos nas
membranas celulares e que interferem, aumentando ou diminuindo, a atividade neuronal</html><ref><html>ROTH, B. L.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4759656/">DREADDs for Neuroscientists</a>, Neuron, 89, 683–694. 2016.</html></ref><html>.

É possível também estudar a função de um gene envolvido numa doença neurodegenerativa.
Para tal, podemos infetar neurónios com um AAV que transporta a forma normal do
gene humano envolvido nesta doença e, depois, comparar os efeitos com os de neurónios
infetados com o gene contendo uma mutação relevante para o quadro clínico dos doentes.
Utilizando esta estratégia, é possível perceber se mutações neste gene induzem alterações
na função dos neurónios e, assim, desvendar os mecanismos moleculares envolvidos
no processo de neurodegeneração</html><ref><html>CALAFATE, S. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25981034/">Synaptic Contacts Enhance Cell-to-Cell Tau Pathology Propagation</a>, Cell Rep. 11. 2015.</html></ref><html>.

 

Terapia genética utilizando vetores virais

Algumas doenças são causadas por mutações num único gene. A terapia viral genética
com retrovírus foi já usada com sucesso algumas décadas atrás no tratamento de imunodeficiência
combinada severa (Severe Combined Immunodeficiency - SCID) em crianças</html><ref><html>LUNDSTROM, K.,
Viral Vectors in Gene Therapy, Diseases 6, 42. 2018.</html></ref><html>.
No entanto, a falta de experiência no desenho e planeamento deste tipo de intervenção,
levou a que os doentes desenvolvessem efeitos secundários do foro oncológico. Esta situação
aumentou o ceticismo em relação à terapia viral genética. Contudo, modificações
inovadoras nesta área fizeram com que a terapia viral genética renascesse e em 2012
decorriam já 1843 ensaios clínicos envolvendo 31 países. O principal obstáculo destes ensaios
é a baixa eficiência dos vetores virais, sendo o número de células infetadas bastante
reduzido, comprometendo a eficiência dos tratamentos. Dentro dos ensaios mais recentes,
os que tiveram mais sucesso foram os direcionados para a distrofia da retina, diferentes
tipos de imunodeficiência, hemofilia B14 e adrenoleucodistrofia associada ao cromossoma
X (X-ALD)</html><ref><html>GINN, S. L. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29575374/">Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update</a>, J. Gene Med. 20, 1–16. 2018.</html></ref><html>. A utilização de lentivírus no tratamento de X-ALD, uma doença em que a
desmielinização no sistema nervoso central ocorre, foi o primeiro caso de uma terapia
para uma doença severa do sistema nervoso a apresentar resultados positivos. Atualmente,
os AAV são os vetores virais com mais potencial para este fim. Dentro dos AAV, a
estirpe AAV2 é a mais estudada e faz parte do primeiro programa aprovado pela agência
Americana Food and Drug Administration (FDA) na cura da distrofia da retina hereditária,
utilizando AAVs</html><ref><html>LUNDSTROM, K.,
Viral Vectors in Gene Therapy, Diseases 6, 42. 2018.</html></ref><html>, </html><ref><html>GINN, S. L. et al.,
<a class="a-link" target="_blank"
href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29575374/">Gene therapy clinical trials worldwide to 2017: An update</a>, J. Gene Med. 20, 1–16. 2018.</html></ref><html>. Neste programa, já em fase 3, pretende-se substituir o gene RPE65
mutado por uma versão normal do gene. Os resultados obtidos na fase 1 do ensaio clínico
são promissores, mostrando a recuperação da visão dos pacientes tratados e a ausência
de respostas imunitárias ao vetor viral utilizado. De grande interesse são também os AAV
recombinantes utilizando a cápside da estirpe 9 – AAV9 – que têm sido utilizados para
combater condições neurológicas como a atrofia muscular espinhal. Os ensaios mostram
também resultados preliminares positivos, sugerindo que estes vetores conseguem penetrar
a barreira hematoencefálica em seres humanos.

Em termos de conclusão, todos estes ensaios apontam a terapia genética, utilizando
vetores virais, como sendo relativamente segura e bastante promissora no tratamento e,
até mesmo, na cura de doenças genéticas.
</html>

=Referências=
<references/>
---- Criada em 12 de Julho de 2020 Revista em 17 de Julho de 2020 Aceite pelo editor em 15 de Junho de 2021 
[[Category:Biologia]]

Vírus de laboratório - História de revisão

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