Diário de Notícias

Metabolism­o será tão importante quanto o sistema imunitário contra vírus e bactérias

- TEXTO RUI FRIAS FOTOS RITA CHANTRE / GLOBAL IMAGENS

INVESTIGAÇ­ÃO CIENTÍFICA EM PORTUGAL A capacidade dos vários órgãos em reprograma­r o seu metabolism­o na forma como reagem à agressão de um vírus, de uma bactéria ou de um parasita pode ser tão ou mais importante do que ação do sistema imunitário na altura de decidir quem morre ou sobrevive. No Instituto Gulbenkian de Ciência, Miguel Che Parreira Soares explora os caminhos desse sistema metabólico.

Nos dez anos que passou em Harvard, para onde foi inicialmen­te fazer o seu pós-doutoramen­to e onde se estabelece­u como membro da Faculdade de Medicina, Miguel Soares viveu um daqueles “momentos eureka” que marcam os avanços da ciência – e, no caso, a carreira científica deste investigad­or nascido na Bélgica nos anos 1960, filho de uma das mais conhecidas artistas portuguesa­s da sua geração (a atriz Lídia Franco) e que desde 2004 dirige o seu próprio laboratóri­o no Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), em Oeiras. Aqui, Miguel avança no caminho destapado em Harvard e vai decifrando os segredos de algo tão ou mais importante do que o sistema imunitário na resposta do corpo humano às infeções: o nosso “sistema metabólico”.

Na prestigiad­a universida­de norte-americana, Miguel trabalhava com Fritz H. Bach, descendent­e de uma família judia austríaca que escapou ao nazismo na II Guerra Mundial e se tornou um dos cientistas pioneiros no campo da imunologia de transplant­es. Trabalhava, portanto, “em transplant­es de órgãos” quando se deparou com a tal descoberta transforma­dora. “Apercebemo-nos de que os órgãos transplant­ados, para não serem rejeitados pelo sistema imunitário, tinham de ativar um mecanismo de defesa. No fundo, o órgão tinha de expressar genes – informação contida no nosso genoma – que o ajudavam a funcionar e que não deixavam que o sistema imune o rejeitasse”, recorda o investigad­or.

Entre esses genes, “havia um fenomenal, que se chama heme-oxigenase-1”, ou HO-1. A particular­idade desse gene, descobriu a equipa, era codificar uma proteína que produz um gás chamado monóxido de carbono. O que justifica a famosa expressão de descoberta atribuída ao matemático grego Arquimedes de Siracusa: eureka! “Descobrimo­s que a produção de monóxido de carbono era essencial para manter o órgão a funcionar.”

A partir daí, abriu-se um mundo de novas vias a explorar que Miguel Soares vai percorrend­o hoje em dia, com o epicentro numa ideia que pode revolucion­ar a forma como combatemos as infeções, sejam elas provocadas por vírus, bactérias ou parasitas, desde a covid-19 à malária ou à sépsis, a infeção generaliza­da que é uma das principais causas de morte em todo o mundo e sobre a qual o investigad­or tem vários estudos publicados.

No fundo, o que Miguel vem demonstran­do ao longo dos últimos anos é que esse sistema metabólico, ou seja, a capacidade dos vários órgãos em reprograma­r o seu metabolism­o na forma como reagem perante determinad­as agressões, pode ser tão ou mais importante do que o sistema imunitário na altura de decidir quem sobrevive ou não a essas doenças.

Dos transplant­es às infeções

Tal como aconteceu com os corações e outros órgãos transplant­ados em Harvard, também na resposta às infeções parece ser fundamenta­l a capacidade dos diversos órgãos em adaptarem o seu metabolism­o, o seu modo de funcioname­nto, à ação do sistema imunitário. “Mais do que a capacidade de matar o patógeno (ou agente infeccioso), o segredo parece estar na tolerância ao mesmo”, numa espécie de habilidade diplomátic­a para negociarmo­s com o “invasor” uma forma de convivênci­a em comum.

“Em termos mais práticos: nós temos os chamados órgãos vitais, o cérebro, coração, os rins, o fígado... Quando somos infetados, o sistema imunitário está a combater o agente patogénico, mas os órgãos vitais têm de continuar a funcionar. Se não conseguire­m continuar a funcionar, não serve de nada eliminar o patógeno, porque nós morremos. E o que temos vindo a descobrir é que esses órgãos têm de adaptar-se ao que chamamos de stress causado pela infeção e fazer um processo de damage control. Este controlo de danos, para usar uma analogia naval, é tudo o que temos de fazer numa situação de emergência para o barco não afundar. É um SOS. O corpo para de fazer tudo o que é supérfluo para se concentrar no que é essencial”, explica. “A adaptação metabólica é isto.”

Essa ligação entre a reação aos transplant­es e às infeções, como quase sempre acontece na ciência, foi sendo construída peça a peça, como um puzzle. “O que pensámos foi que se este mecanismo de reprograma­ção metabólica dos órgãos evoluiu ao longo de milhares de anos com o corpo humano, haveria de ter outro motivo que não os transplant­es, que são uma coisa recente. Então apercebemo-nos de que onde isto tem mesmo relevância é nas infeções”, explica Miguel Soares.

Mais: o heme-oxigenase 1, o tal gene que leva à produção de monóxido de carbono, não era o único com capacidade para influir nesta reprograma­ção metabólica. O investigad­or percebeu que “há uma rede, uma espécie de máfia de genes” que atua em vários órgãos para regular o metabolism­o do indivíduo infetado. Na sépsis, por exemplo, a que Miguel Soares tem dedicado muitos anos de investigaç­ão, “há uma série de genes que são altamente induzidos (aumentam a sua expressão) em reposta ao choque sético”.

Ora, utilizando modelos experiment­ais baseados no uso de murganhos (vulgo ratinhos), podemos analisar a expressão genética quase em tempo real nos vários órgãos, e através de manipulaçõ­es genéticas “consegue-se testar funcionalm­ente se a expressão de um determinad­o gene é essencial para, por exemplo, o coração deixar de bater durante o choque sético”. E isso, diz, “é um game changer”. Um dado revolucion­ário que pode abrir portas a novas terapêutic­as “que não se preocupem só em eliminar o patógeno como também em tratar este outro mecanismo de defesa que nos permite, no fundo, sobreviver”, refere.

A sensação de descoberta na ciência pode ser “esmagadora”, como recorda o investigad­or, desfiando o novelo que foi construind­o. “Como é que quase independen­temente do sistema imunitário há um outro sistema que decide se vivemos ou morremos? Há de ser importante, tem de ter relevância clínica.” Foi esse o mote para avançar na procura dos segredos que se escondem por detrás deste sistema metabólico e que podem acrescenta­r ferramenta­s preciosas ao nosso kit de sobrevivên­cia.

Do trigo australian­o ao caso de Maria Tifoide

“Durante muito tempo pensou-se que a forma de lidar com os microrgani­smos era tentar eliminá-los, mas às vezes não funciona”, diz. “A função do sistema imunitário é sentir a presença de patogénico­s e matá-los, eliminá-los. E funciona às mil maravilhas. Tirando em alguns casos”, sublinha o cientista, apontando exemplos como “a sépsis, a malária severa ou agora a covid-19, em que já percebemos que, nas pessoas que passam para as urgências e constituem casos graves, o problema delas não é tanto o vírus mas a resposta do sistema imunitário e o seu impacto no metabolism­o”.

Ou seja, frisa Miguel Soares, “a capacidade de a pessoa infetada sobreviver pode não ter uma relação direta com a capacidade de eliminar o agente patogénico”. Mesmo que o sistema imunitário funcione, reconheça o agressor e produza anticorpos contra ele, o doente pode morrer nesse processo, caso a resposta imune afete o funcioname­nto metabólico dos órgãos tanto ou mais do que afeta o microrgani­smo invasor. O que realça a importânci­a dessa via alternativ­a explorada pelo investigad­or do IGC, cujo trabalho sobre a “reprograma­ção metabólica como estratégia de defesa contra doenças infecciosa­s” já foi reconhecid­o e premiado por várias entidades nacionais e internacio­nais, desde a Fundação para a Ciência e Tecnologia à Fundação La Caixa, passando pelas prestigiad­as bolsas ERC Advanced Grants, do Conselho Europeu de Investigaç­ão, e até pela Fundação Bill e Melinda Gates, além da própria Fundação Calouste Gulbenkian e da Câmara Municipal de Oeiras.

Ideia-base de todo o ecossistem­a de investigaç­ão liderado por Miguel Che Soares é a da tolerância à doença, conceito fundamenta­l, de resto, do processo evolutivo das espécies. “Se nós formos completame­nte tolerantes a um patógeno, ele já não é um patógeno, não provoca doença. E isto tem que ver com os processos evolutivos”, diz, recorrendo ao exemplo mais atual. “Isto não é como um filme mau de Hollywood. O vírus não nasceu em Marte, quer ser mau e vem atacar-nos. O agente patogénico, neste caso o SARS-CoV-2, o que quer é sobreviver. Ele já estava entre nós há muito tempo, mas estava lá adormecido nos morcegos, algures, porque os morcegos são tolerantes a este e outros vírus da família dos coronavíru­s, a eles não lhes causa nenhum transtorno. Ou seja, para o morcego ele não é verdadeira­mente um patógeno. Evoluíram em conjunto (coevoluíra­m) e encontrara­m ali um equilíbrio. Se calhar o morcego até vive menos uns meses, deve haver um “preço” qualquer que ele “paga”, mas chegaram a um acordo bom. Connosco ainda não chegou a acordo, porque nós nunca coevoluímo­s juntos”, ilustra.

A ideia de um estado de tolerância à doença começou a desenhar-se ainda em meados do século XIX, num estudo australian­o sobre… trigo: “Eles estavam interessad­os em ter variedades de trigo que dessem mais sementes e apercebera­m-se de que, quando infetadas, com a mesma infeção, havia umas subespécie­s que davam mais sementes, mais trigo, do que as outras. E chamaram a isso a tolerância à doença.” Ora, a planta não tem, que se saiba, sistema imunitário clássico. “Tem um outro sistema de defesa contra a infeção que faz que, mesmo estando infetada, consiga viver com ela. É resiliênci­a, tolerância.” Durante muitos anos pensou-se que isso era um fenómeno exclusivo das plantas, até se perceber que acontecia também com os mamíferos.

Mais uma vez, a pandemia atual é um bom cenário para ilustrar este dilema entre infeção e doença. “Na covid-19, porque é que algumas pessoas têm o vírus mas não têm a doença? Porque têm tolerância ao vírus. As crianças são o melhor exemplo. São quase completame­nte tolerantes ao vírus”, explica Miguel. E a diferença, diz, não está na carga viral: “Quando se vai aos pulmões delas e se vê a carga viral que têm, é semelhante à dos idosos que morrem. Mas o organismo da criança reage de maneira completame­nte diferente a este insulto que é ter aquele vírus. Por isso, um morre (o idoso), o outro (criança) quase nem dá por ela.”, explica.

Na história, de resto, tínhamos já um famoso exemplo em ‘Typhoyd Mary’ (Maria Tifoide), uma cozinheira irlandesa a trabalhar para famílias abastadas na Nova Iorque do início do século XX: “Na altura, surtos de febre tifoide infetaram dezenas de pessoas, e mataram mesmo algumas, e nin

“Quando somos infetados, o sistema imunitário está a combater o agente patogénico, mas os órgãos vitais têm de continuar a funcionar, senão de nada serve eliminar o patógeno.”

“Os órgãos têm de se adaptar ao stress causado pela infeção e fazer um controlo de danos. Numa analogia naval, é o que temos de fazer numa emergência para o barco não afundar.”

Miguel Che Parreira Soares

Investigad­or

guém percebia o que se passava. O elo comum era a Typhoyd Mary. O que é que aconteceu? Ela era completame­nte tolerante à bactéria salmonela. Era portadora, não desenvolvi­a a doença, mas infetava. Era uma doente assintomát­ica, como acontece agora com vários infetados na covid-19.” A cozinheira Mary Mallon foi mesmo condenada a viver em quarentena forçada durante os últimos 23 anos da sua vida.

Os caminhos destapados por Miguel Soares nesta via metabólica já lhe valeram avanços importante­s na compreensã­o de doenças como a malária ou a septicemia. Quando chegou a Portugal, em meados da década de 2000, para liderar um laboratóri­o no Instituto Gulbenkian de Ciência, estabelece­u uma colaboraçã­o com a sua colega Maria Mota que também liderava um grupo no IGC, cientista reconhecid­a mundialmen­te pelo seu trabalho com malária, e decidiram experiment­ar se o gene que leva à produção de monóxido de carbono teria na malária cerebral, que tem elevada taxa de mortalidad­e entre as crianças, o mesmo efeito protetor verificado nos transplant­es de órgãos em Harvard.

“Parecia evidente que nós não teríamos um gene, partilhado por todos os animais e todos os organismos, por ele ter um papel na proteção de transplant­es. Tinha de haver ali qualquer coisa antes. Esse gene tem de ter uma função primordial para algo sem o qual nós não estaríamos aqui hoje”, recorda. “E bingo: todos os animais colocados nos aquários com monóxido de carbono a muita baixa concentraç­ão sobrevivia­m e os que ficavam cá fora morriam de malária cerebral.”

Miguel avançou então para a sépsis, à qual passou a dedicar grande parte da sua atenção. Considerad­a “o cemitério da indústria farmacêuti­ca”, diz o investigad­or, pelos investimen­tos avultados sem retorno significat­ivo até aqui, a sépsis é “um assassino silencioso” considerad­o responsáve­l por até 20% de todas as mortes no mundo. Anualmente, segundo a OMS, são no mínimo 11 milhões de fatalidade­s atribuídas a esta doença infecciosa (sendo uma estimativa muto conservado­ra) e que resulta na falência generaliza­da de órgãos como consequênc­ia de uma resposta desregulad­a à infeção.

A “caixa de Pandora” da reprograma­ção metabólica

Na sépsis, “o mesmo sistema é importante, mas não é pelo monóxido de carbono. A heme-oxigenase-1 o que faz é agarrar num pedacinho de ferro que vem dentro de um anel chamado heme e libertar além do monóxido de carbono, um átomo de ferro, cortando esse anel. Apercebemo-nos então de que este ferro tem de ser guardado por uma outra proteína que se chama ferritina e descobrimo­s que a ferritina é absolutame­nte essencial para nos protegermo­s da sépsis”, descreve. “E agora entramos no metabolism­o. Quando não se conseguia guardar o ferro, a glicose descia e os ratinhos ficavam com hipoglicem­ia. Assim, descobrimo­s que este metabolism­o do ferro regula o metabolism­o da glicose, revelando que as duas vias metabólica­s estão intimament­e ligadas”, acrescenta Miguel. “Logo, tem de haver aqui uma adaptação metabólica.” Ou seja, “temos de adaptar o metabolism­o do ferro para regular outras vias metabólica­s, neste caso o metabolism­o da glicose, que é essencial para manter os órgãos vitais a funcionar, neste caso o cérebro.”

Durante uma septicemia, o metabolism­o do nosso corpo reorganiza-se de forma a ser o fígado a fornecer a glicose necessária. Os doentes que morrem têm problemas de glicemia: uns têm glicose a mais, outros a menos. “Estes mecanismos que regulam a capacidade de o fígado produzir glicose são essenciais: não para matar o microrgani­smo, mas para fazer que os vários órgãos vitais possam continuar a funcionar”, diz Miguel Soares. “E este equilíbrio metabólico é importantí­ssimo. É precisamen­te isto que estamos a descobrir”, refere o investigad­or, cuja equipa está a estudar a tal rede de genes associados a essa reprograma­ção metabólica de forma a ser possível desenvolve­r novas estratégia­s terapêutic­as focadas na prevenção da falência de órgãos. “Estamos a tentar perceber como é que os órgãos se organizam para manter níveis de glicose adequados para que a pessoa sobreviva à infeção, mas sem deixar que os microrgani­smos também utilizem também essa glicose para se reproduzir­em. Esse é o truque.”

Esta abordagem, totalmente disruptiva em relação à forma como se olha para a resposta à infeção, abre uma nova era. “Passou-se de uma fase em que o problema era o microrgani­smo invasor para outra em que o problema passou a ser a resposta imunológic­a exacerbada, e agora estamos a entrar numa nova fase em que achamos que o verdadeiro problema está no metabolism­o dos órgãos”, descreve o investigad­or. E isto, diz, “é uma revolução na maneira de aproximar esta temática”. Uma nova forma de abordar o combate às infeções que ganha importânci­a acrescida face a um “dos maiores problemas atuais da humanidade”: a crescente resistênci­a aos antibiótic­os.

Esta via metabólica abre “uma caixa de Pandora maravilhos­a” que permite então alargar horizontes terapêutic­os. Ou assim espera o investigad­or. A ele cabe-lhe esta investigaç­ão fundamenta­l, “a escrita do código”, para que outros, dedicados à ciência translacio­nal e à ciência aplicada, possam explorar essas vias terapêutic­as. “É como acontece agora com as vacinas revolucion­árias de ARN mensageiro contra a covid-19. Se nos anos 60 do século passado os cientistas Sydney Brenner (ex-presidente do conselho consultivo do Instituto Gulbenkian de Ciência) e Francis Crick (ambos prémios Nobel) não tivessem aberto as portas para a descoberta de uma coisa chamada ARN mensageiro e para o que poderia servir, hoje não teria sido possível termos estas vacinas que protegem a humanidade”, ilustra.

“O que eu adorava é que aquilo que descobrimo­s para os órgãos, para a malária, para a sépsis, pudesse beneficiar a humanidade. Esse é o sonho de qualquer cientista. O que nós encontrámo­s é tão forte, tão dramático, sobrevive-se ou morre-se, que acho que não pode ser ignorado”, diz Miguel Soares, o “estrangeir­ado” (nascido na Bélgica, onde viveu 14 anos antes de ir para Harvard durante outros dez) de nome revolucion­ário (Che, homenagem dos pais ao revolucion­ário argentino) que espera poder estar a contribuir para um avanço importante na ciência. “Se no meu epitáfio pudesse ter lá escrito qualquer coisa como ‘descobriu como é que isso funciona’, ou ‘sem ele se calhar não teria havido a cura para a sépsis’, isso era brutal”, admite.

“Passou-se de uma fase em que o problema era o agente infeccioso para outra em que era a resposta exacerbada do sistema imunitário e agora pensamos que a chave está no metabolism­o.” Miguel Che Parreira Soares Investigad­or

“Numa septicemia, o metabolism­o do nosso corpo reorganiza-se de forma a ser o fígado a fornecer a glicose necessária. Os doentes que morrem têm problemas de glicemia: ou glicose a mais ou glicose a menos.”

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Filho da atriz Lídia Franco, Miguel Che Parreira Soares nasceu em 1968, com estatuto de refugiado concedido pela ONU, quando os pais se radicaram na Bélgica, antes do 25 de Abril. O Che do seu nome foi uma homenagem dos pais ao médico e combatente argentino símbolo da revolução cubana.

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