LNBio and Natura at the International Investigative Dermatology Meeting

Communication of LNBio – 26th April 2013

Research developed by LNBio in partnership with the Natura will be presented at the International Investigative Dermatology Meeting, to be held in May in Scotland. The research describes a metabolomic assessment by NMR of the classical in vitro skin permeation method, a test used in the development of topically applied pharmaceutics and cosmetics.

The classical method is widely employed as a predictive approach for in vivo absorption related to the formulation safety and quality, but it does not assess biological activity. Aiming the establishment of a model to evaluate the metabolic profile and measure skin condition during skin permeation approaches, LNBio and Natura combined the in vitro skin permeation method with NMR spectroscopy.

This technology displayed robust sensibility for the identification and quantification of skin metabolites and formulation compounds over time, suggesting that the proposed combinations of techniques can be a powerful tool for evaluation of compound absorption associated with skin health and drug metabolism assessment. The evolution of similar approaches, employing human skin samples and combined detection systems, may also improve efficacy and safety studies for cosmetic and pharmaceutical development.

The abstract is available at the webpage of the Journal of Investigative Dermatology, from the Nature Publishing group.

LNBio researcher designs new drugs

Folha de São Paulo – 15th April 2013

Available only in Portuguese

Em Campinas, pesquisador 'desenha' novos fármacos

O biólogo Márcio Dias, 35, abre um sorriso ao mostrar as placas contendo amostras da bactéria do gênero Streptomyces que ele acaba de tirar de uma geladeira do seu laboratório no LNBio (Laboratório Nacional de Biociências), em Campinas. "Essas aqui são verdadeiras fábricas de antibióticos".

Os Streptomyces são uma família de bactérias de solo responsáveis por vários antibióticos importantes como a estreptomicina, a vancomicina, a eritromicina, a gentamicina e a neomicina.

Dias, que recebeu financiamento da Fapesp (Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo) para sua pesquisa, trabalha com duas técnicas: a produção de um novo antibiótico a partir de outro, que é naturalmente secretado por cepas do gênero Streptomyces, e o desenho de fármacos dirigidos para uma doença específica, por meio do "cultivo" de pequenas moléculas, chamadas fragmentos.

TÉCNICAS

Antibióticos são moléculas com a capacidade de matar ou diminuir a taxa de crescimento de micro-organismos como bactérias e parasitas.

"Na biotecnologia aplicada ao desenvolvimento de antibióticos, o objetivo é fazer modificações no antibiótico naturalmente secretado pela bactéria por meio da manipulação de enzimas da sua biossíntese, ou seja, das enzimas que estão relacionadas à formação deste antibiótico", explica Dias.

Enzimas são catalisadores biológicos, responsáveis, nesse caso, por acelerar as reações químicas que produzem o antibiótico dentro da bactéria.

De uma determinada cepa de Streptomyces, extrai-se o genoma total da bactéria, e por meio de uma técnica conhecida como PCR, isolam-se os genes relacionados às enzimas que se quer estudar.

Para entender o funcionamento dessas enzimas, utiliza-se uma técnica chamada cristalografia por raio-X, que permite conhecer a forma dessas enzimas e a posição que cada átomo ocupa nessa estrutura. A partir disso, os pesquisadores podem fazer modificações na enzima, buscando modificar a sua especificidade, o que permite que diferentes grupos químicos, como açúcares, possam ser adicionados ao núcleo central do antibiótico, alterando as suas propriedades.

Os pesquisadores buscam com esse processo gerar fármacos mais eficientes, com menos efeitos colaterais, e que consigam contornar a resistência de doenças.

Já no desenho de drogas baseado em fragmentos, os cientistas buscam atacar uma doença específica, no caso da pesquisa de Dias, a tuberculose, causada pela bactéria M. Tuberculosis. Segundo dados da Organização Mundial da Saúde, houve 8.7 milhões de novos casos de tuberculose em todo mundo em 2011, concentrados principalmente nos países em desenvolvimento.

A técnica baseia-se na modificação de fragmentos (pequenas moléculas), geralmente de fármacos já existentes, para a geração de novos antibióticos.

O alvo é novamente as enzimas, mas, nesse caso, as do patógeno.

"Na minha pesquisa, eu trabalho com a síntese de folato, uma molécula fundamental para a sobrevivência da bactéria, que apresenta enzimas bem estabelecidas como alvo", disse Dias.

Essas enzimas são então comparadas com uma biblioteca de fragmentos, e são selecionadas as moléculas que possuem afinidade com essas enzimas.

O ponto aqui é entender como essas pequenas moléculas interagem com a enzima do patógeno, e buscar acrescentar a elas modificações que aumentem essa interação, ou afinidade. Utilizando a cristalografia de raio-x, é possível conhecer a estrutura atômica do complexo fragmento-enzima.

"Com base nessa estrutura, sabemos como "crescer" esse fragmento, por meio de síntese orgânica, aumentando sua afinidade pela enzima do patógeno", disse Dias.

Segundo o pesquisador do LNBio, os compostos desenvolvidos por ambas as técnicas podem então entrar no grande funil para a geração de novos medicamentos, que inclui testes em animais e em humanos, em um processo que demora 10 a 15 anos em média.

LNBio´s Educational Program

Workshop organized by NIH is held for the first time in Brazil

Communication of LNBio – 5th March 2013

The National Laboratory of Bioscience (LNBio) is hosting the Workshop “Thermodynamic Analysis of Macromolecules in Solution – Learning SEDFIT and SEDPHAT” until 8^th March. About 50 students and 4 researchers from National Institute of Health – NIH and from the University of Texas are gathered to discuss about analytical ultracentrifugation (AUC), isothermal titration calorimetry (ITC), fluorescence and dynamic light scattering (DLS), and experimental design. The Workshop also covers advanced topics of theory, data analysis and experimental setup and it comprises practical computer exercises with SEDFIT and SEDPHAT.

This is the first time that the theoretical and practical course is held in Brazil. The event occurs annually in the National Institute of Health – NIH in Bethesda, USA and has also been hosted in various renowned academic institutes worldwide. The Workshop coordinator Dr. Ana Carolina Figueira highlights that the workshop is a great initiative to promote the exchange of knowledge between the participants and the researchers that have created the free software SEDFIT and SEDPHAT: “I have participated of this workshop in Washington, and it´s a great pleasure to have it in Brazil now. The course´s dynamic gives the students the opportunity to talk about their research problems with recognized experts, and they also can further their knowledge about all addressed topics”.

The Workshop is supported by FAPESP, CNPEM – LNBio, ESALAB, Beckman Coulter and GE Healthcare Life Sciences. 

Check out the event website and the Workshop photo album.

Renama hotsite is published

Inmetro – 25th february 2013

Available only in Portuguese

LNBio´s Educational Program

Opportunity: Postdoctoral Research Fellow

Communication of LNBio – 18th January 2013

Available only in Portuguese

Bolsa de Pós-Doutorado (CNPq)

O Laboratório de Estudo de Transportadores de Bactérias do LNBio tem uma bolsa de pós-doutorado disponível para início em fevereiro de 2013.  O trabalho a ser desenvolvido envolve a caracterização da via de captação de enxofre de Mycobacterium tuberculosis para o desenvolvimento de inibidores utilizando a tecnologia baseada em fragmentos. Os interessados devem enviar curriculum vitae e carta-e-mail de interesse para Andrea Balan (rb.mepnc.oibnlnull@nalab.aerdna).

Supervisão: Dra. Andrea Balan

Colaboradores: Dr. Marko Hyvonen e Prof. Tom L. Blundell (Universidade de Cambridge)

Local de execução: Laboratório Nacional de Biociências / Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) / Campinas/SP – Brasil

Título do Projeto: Identificação e Desenvolvimento de Novas Moléculas Contra Mycobacterium tuberculosis Baseado na Inibição de Proteínas do Metabolismo de Enxofre Utilizando a Metodologia Baseada em Fragmentos

Resumo: Mycobacterium tuberculosis é a bactéria causadora da tuberculose, doença que causa 2 milhões de mortes ao ano e infecta cerca de 1/3 da população mundial. O tratamento de pacientes com tuberculose é demorado e baseado em um coquetel de drogas que têm levado ao desenvolvimento de linhagens multiresistentes. Este projeto tem como objetivo identificar novas drogas que possam ser usadas para a inibição do microrganismo de forma mais eficiente e rápida. Para isso focamos em proteínas do metabolismo de enxofre, uma via metabólica fundamental para a bactéria, cuja importância para infecção e patogênese tem sido demonstrada funcionalmente, e na metodologia de desenvolvimento de drogas baseada em fragmentos, considerada a forma mais direta e moderna de identificar novas moléculas de interesse médico e farmacêutico. Os alvos deste trabalho são duas proteínas da via de captação e assimilação de sulfato, a proteína ligadora de sulfato – SubI e a PAPS redutase – CysH. Estas proteínas foram intencionalmente escolhidas por localizarem-se em regiões distintas da célula: o periplasma e o citoplasma, respectivamente, por apresentarem formas de interação com seus ligantes/substratos diferenciadas e por desempenharem funções em etapas diferentes da via. As proteínas serão expressas e purificadas para testes de interação com diferentes drogas, ensaios de validação e uma vez identificada uma ou mais moléculas de interesse, suas estruturas serão resolvidas na presença das mesmas para o desenvolvimento das drogas  baseada em fragmentos.

LNBio is the first beneficiary of Pilot Program created by FAPESP

Communication of LNBio – 18th February 2013

Available only in Portuguese

LNBio é o primeiro beneficiário de programa-piloto da FAPESP

Iniciativa promove projetos colaborativos entre instituições paulistas e pesquisadores brasileiros de alto nível radicados no exterior

A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) criou, em julho de 2012, o Programa-Piloto São Paulo Excellence Chair (SPEC), com o objetivo de apoiar colaborações de instituições paulistas e pesquisadores de alto nível radicados no exterior.  O Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) em Campinas, foi a primeira instituição beneficiária do SPEC: Andrea Dessen, do Instituto de Biologia Estrutural Grenoble, na França, assumiu, por um período de quatro anos, a coordenação de um projeto temático em patogenia  bacteriana do LNBio. Andrea é brasileira e mora na França, mas durante 12 semanas por ano permanecerá no LNBio para acompanhar o desenvolvimento das pesquisas e orientar bolsistas da FAPESP. 

Nesta entrevista, concedida à Assessoria de Comunicação do CNPEM, ela fala sobre sua carreira fora do Brasil, a vontade de voltar a fazer pesquisa no país, conta suas expectativas sobre a parceria com o LNBio e demonstra como esse tipo de iniciativa pode, de fato, beneficiar o cenário científico do país.

1. Quais são seus interesse de pesquisa?

Sempre trabalhei com estrutura de proteína. Estudei proteínas ligadas ao vírus da AIDS e processos inflamatórios. Agora estou trabalhando com proteínas ligadas à infecção bacteriana. A técnica sempre foi a mesma, mas os projetos foram diferentes. Essa diversificação foi muito positiva em minha carreira: pude estudar muitos aspectos diferentes da biologia, por ter variado os temas da minha pesquisa.

2. Há outros desafios ou dificuldades nessa linha de pesquisa?

Há muitos desafios e isso é o mais interessante. Você pode passar a vida inteira fazendo pesquisa sobre a proteína de uma determinada bactéria, compreender como aquilo funciona, mas se isso não virar um conhecimento que leve à produção de um antibiótico ou de uma vacina, é um pouco decepcionante.

3. Para que isso aconteça, é necessária uma articulação com a indústria farmacêutica. Como você percebe essa relação entre o meio acadêmico e o setor industrial?

Na França já existe bastante interesse da indústria farmacêutica nesse tipo de pesquisa. Os governos europeus estão forçando os pesquisadores e as indústrias a trabalharem juntos, porque o problema da resistência a antibióticos é muito sério.

4. Quais são os projetos desenvolvidos em parceria com o LNBio?

Estamos interessados em estudar como as bactérias patogênicas, que infectam seres humanos, dão início a uma infecção. Várias bactérias têm uma estrutura na sua superfície que se assemelha a uma agulha, utilizada para injetar toxinas dentro das células humanas saudáveis, com a intenção de matá-las, mesmo. Estamos estudando como essa “agulha” é feita pela bactéria, quais os mecanismos de construção dessa máquina molecular. Estudamos também as toxinas e seus efeitos. Algumas toxinas injetadas por bactérias destroem as células em 30 minutos. A bactéria que causa a peste bubônica, por exemplo, tem esse tipo de sistema e a bactéria que infecta pessoas que têm fibrose cística também destrói o sistema pulmonar dessa forma. Trata-se de um sistema extremamente agressivo. Estamos estudando como ele é controlado, como é gerado. Um dia, quem sabe, poderemos desenvolver antibióticos ou vacinas que possam controlar esse tipo de infecção.

5. Qual a bactéria que está sendo estudada nessa linha de pesquisa?

No LNBio trabalhamos principalmente com uma bactéria chamada  Pseudomonas,  que causa infecções hospitalares. Numa segunda linha de pesquisa, investigamos como a parede bacteriana é formada, como ela é sintetizada e quais são as enzimas envolvidas nesse processo. Sabemos que a penicilina, por exemplo, bloqueia essas enzimas, mas as bactérias já desenvolveram resistência contra esse antibiótico. Estamos estudando as proteínas que são os alvos da penicilina e também tentamos, em colaboração com um pessoal de química orgânica da Universidade de Oxford e da Eslovênia (Universidade de Ljubljana), desenvolver novas moléculas que possam ser antibióticos no futuro. 

6. Quais são as expectativas em relação a esses projetos?

Esses projetos são competitivos e difíceis. Se os alunos obtiverem bons resultados, poderão ser publicados nos melhores jornais científicos do planeta. Eu sugeri projetos difíceis, que recomendaria para o pessoal do Instituto de Grenoble.  A ideia é expandir nosso conhecimento em termos de infecção bacteriana. Queremos fazer dois polos de pesquisa sobre microbiologia, um no Brasil e outro na França.

7. Outras instituições fazem parte dessa parceria?

Fazemos projetos e pedidos de financiamento juntos com a Universidade de Oxford; Universidade de Ljubljana, na Eslovenia; Universidade de Utrecht, na Holanda e Instituto Pasteur, de Paris. Todos foram incluídos nesse projeto temático da Fapesp, mencionados como colaboradores.

8. Esses projetos oferecem oportunidade para os estudantes?

Sim. Temos um pesquisador assistente do LNBio, David Neves, um aluno que está finalizando o mestrado e vai direto para o doutorado, e em fevereiro, contaremos com mais uma doutoranda. Os dois irão à França, ainda este ano, porque pretendo fazer uma ponte com o laboratório francês para trazer algumas tecnologias para cá. O Davi irá com eles. A França está muito interessada em ter alunos brasileiros. Os franceses acham que o Brasil é uma fonte de estudantes brilhantes. Os pesquisadores brasileiros, em geral, são vistos de forma muito positiva, e agora com a fase boa pela qual o Brasil está passando, são também vistos como cientistas com acesso a muitos financiamentos e bolsas. Então, as colaborações com o Brasil são vistas com bons olhos.

9. Existe interesse dos estudantes franceses em virem para o Brasil também?

Sim. Já disseram que têm recursos para pagar as passagens, para pagar os hotéis. É só a gente se organizar.

10. Como aconteceu sua aproximação com o LNBio?

Essa aproximação veio da minha vontade de voltar ao Brasil, depois de 25 anos, de reatar laços com o meu país. Mas eu não conhecia ninguém. Uma amiga minha, professora da USP, intermediou o contato com Kleber Franchini, diretor do LNBio, e iniciamos o debate sobre essa colaboração

.

11.   O que te atraiu no LNBIO para consolidar essa parceria?

Achei as instalações fantásticas, com todos os equipamentos necessários à pesquisa. Jamais poderia ter imaginado que existissem estruturas assim e um pessoal muito bom, muito preparado. O que primeiro me atraiu, portanto, foi a qualidade. Em segundo lugar, atraiu-me o fato de ter um contrato flexível, afinal, moro na França e tenho dois filhos pequenos. As condições são perfeitas.

12. Como você percebe a relação das instituições de pesquisa e desenvolvimento do Brasil com os pesquisadores brasileiros que vivem e atuam fora do país?

O sistema brasileiro sempre foi muito inflexível. Agora há essa abertura para os pesquisadores que estão lá fora. Tenho certeza que outros pesquisadores querem voltar para cá. Sei de casos de pessoas que já tentaram voltar e não foram bem recebidas: chegaram ao Brasil e lhes foi pedido que largassem tudo para ficar integralmente aqui. Esse tipo de proposta não é possível. O interessante é fazer essa ponte, ter essa abertura, e não exigir que a outra pessoa comece do zero. 

13. Como foi a sua decisão de viver no exterior?

Sai do país logo que terminei a faculdade de Engenharia Química, na Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ). Queria conhecer o mundo, estudar. Nunca pensei em colocar uma mochila nas costas e ficar viajando. Enviei pedidos de bolsa para faculdades do exterior e consegui fazer o mestrado na Universidade de Nova York. Acabei ficando por lá e fazendo o doutorado. Lembro que, no dia que em que fui embora, minha mãe me deu a chave de casa e disse: “Se você não gostar, volta.”. Guardei aquela chave para sempre, mas nunca mais voltei. Fiz o pós-doutorado também em Nova York. Na sequência, resolvi aprender mais técnicas, e fui fazer cristalografia em Boston, onde trabalhei em uma indústria farmacêutica. Depois disso, casei-me, mudei para a França e comecei do zero, tudo de novo: não conhecia ninguém, não tinha emprego, não tinha nada. Comecei a enviar meu currículo para vários lugares diferentes. Dei sorte e consegui uma entrevista.  Eu já falava francês, tinha estudado na escola. Quando cheguei , vi que as pessoas falam muito rápido, com muitas gírias e tive certa dificuldade com a língua. Comecei a trabalhar no Instituto de Biologia Estrutural de Grenoble, o que me obrigou a exercitar o que eu já tinha aprendido.

14. O Projeto da Fapesp tem duração limitada, o que você espera ao final desse período?

O projeto temático da Fapesp tem um prazo de quatro anos, começou em julho do ano passado. A ideia é que continue, frutifique e se multiplique. Meu sentimento é que para esse tipo de projeto dar certo, é preciso contratar gente que ame o Brasil. Tem que vestir a camisa.

LNBio develops new method to solve protein structure

Portal do MCTI, 8th January 2013

Available only in Portuguese

LNBio desenvolve novo método para desvendar estrutura de proteínas

Pesquisa do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), em Campinas, em parceria com a Universidade de São Paulo (USP), desenvolve protocolo de montagem e desenho de proteínas multidomínio, chamado Multidomain Protein Assembly and Design Protocol (MAD). A iniciativa recebeu menção honrosa no 7th Brazilian Association for Bioinformatics and Computational Biology, em 2011, e o prêmio de melhor apresentação no 2º Workshop do Programa Interunidades de Pós-Graduação em Bioinformática da USP, em 2012.

LNBio opens the period for the submission of research proposals

Communication of LNBio – 4th January 2013

In case of doubts, please contact the Users Support Services (SAU) by telephone (19) 3512-1025 / (19) 3512-1021 or email rb.gro.mepncnull@uas.