A Pesquisa Básica no Instituto Butantan

A Pesquisa Básica no Instituto butantan

O Instituto Butantan é uma referência mundial no estudo de animais peçonhentos e dos venenos e toxinas por eles produzidos. Estes estudos apresentam grande abrangência envolvendo a biodiversidade, sistemática, ecologia e história natural dos animais, os aspectos clínicos do envenenamento humano, o entendimento dos mecanismos de ação dos venenos, a prospecção de toxinas com potencial terapêutico e o desenvolvimento de novos soros anti-venenos ou terapias alternativas.

Além disso, também são estudados os microorganismos como virus, bactérias e protozoários, bem como seus vetores de transmissão e os mecanismos envolvidos na infecção pelos mesmos e na resposta imunológica dos hospedeiros. Estes estudos têm uma grande importância médica e sanitária e se relacionam com a produção e desenvolvimento de imunobiológicos por esta instituição.

A Pesquisa Básica é desenvolvida em 14 laboratórios e no Hospital Vital Brazil, utilizando uma abordagem multidisciplinar que envolve as principais áreas do conhecimento em pesquisas biomédicas e biologia animal. O financiamento das pesquisas é obtido através das principais agencies de fomento, nacionais e internacionais, e os resultados das pesquisas são publicados em periódicos científicos de alta reputação. Descreveremos abaixo uma síntese das principais pesquisas desenvolvidas no Instituto. Uma descrição detalhada incluindo as publicações mais recentes poderá ser encontrada na página eletrônica do Instituto Butantan (www.butantan.gov.br).

Conhecendo a Biodiversidade:

O estudo da estrutura, da diversidade, da história natural e da adaptação à vida é base para conhecer e desvendar o desenho dos processos evolutivos dos organismos. Assim sendo, vários laboratórios de pesquisa do Instituto Butantan vêm desenvolvendo uma diversidade de estudos e abordagens que visam contribuir para a construção do conhecimento sobre a biodiversidade brasileira, focando não só artrópodes, anfíbios e répteis, mas também moluscos, peixes e mamíferos de importância em saúde pública.

Os estudos sobre esses grupos animais, representados, em sua maioria por aranhas, escorpiões, opiliões, solifugos, lagartas urticantes, anuros, gimnofionos, serpentes, peixes, mamíferos roedores e marsupiais, versam sobre a sistemática, citogenética, história natural, ecologia e evolução desses organismos, incluindo a bioespeleologia com ênfase na fauna de aracnídeos.

Além disso, as glândulas secretoras de veneno e glândulas odoríferas são estudadas em análises estruturais associadas a estudos bioquímicos, fisiológicos e farmacológicos. Estes estudos contribuem ao conhecimento da histologia e ultra-estrutura das vias de síntese dos produtos secretados, como base para o conhecimento da ecologia desses animais, já que secreções dessas glândulas representam as principais vias de comunicação entre eles ou estão relacionadas com a produção dos venenos, responsáveis pelos freqüentes acidentes humanos com animais peçonhentos. Estudos comparativos acerca da neuromodulação e neurotransmissão, bem como a fisiofarmacologia de serpentes aves e mamíferos sustentam considerações filogenéticas.

Também são desenvolvidas atividades de pesquisa sobre animais hospedeiros de parasitas de importância médica e sanitária como caramujos hospedeiros intermediários da esquistossomose, ácaros e insetos vetores de doenças.

O Instituto Butantan conta com quatro coleções zoológicas: de serpentes, aranhas, ácaros e insetos de importância médica, que servem de apoio para diversas pesquisas aqui realizadas e também estão disponíveis para consulta por pesquisadores de instituições de todo o mundo.

Diante dessa diversidade de abordagens podemos considerar de grande valia a contribuição de nossos laboratórios à construção do conhecimento e do entendimento da história da vida na Terra, em todas as suas particularidades, especialmente no que diz respeito aos animais peçonhentos e outros animais de importância em saúde pública.

Os venenos, sua ação e uso como agentes terapêuticos:

A pesquisa de venenos animais é uma das tradições centenárias do Instituto Butantan, com importantes contribuições na área médica durante esses anos. O estudo de venenos animais inclui os aspectos clínicos de pacientes vítimas de animais peçonhentos, o estudo do mecanismo de ação dos venenos e de suas toxinas isoladas e a possível aplicação dessas como agentes terapêuticos.

Os venenos animais têm uma ação característica dependendo da espécie ou mesmo da região em que habitam os animais peçonhentos, mas de uma forma geral, todos agem em importantes alvos fisiológicos das presas dos animais ou do homem, em casos de acidentes. Os principais alvos dos venenos são o sistema nervoso, o sistema circulatório incluindo o coração e os componentes do sangue, e tecidos em geral onde podem provocar intensas reações inflamatórias levando à necrose. Para entender essas ações, os venenos são estudados na sua forma completa ou através de um estudo individualizado dos seus componentes, ou toxinas.

No Instituto Butantan, estes estudos concentram-se nas ações predominantes dos venenos de serpentes, aranhas, escorpiões entre outros animais peçonhentos da nossa fauna. Muitos grupos trabalham com o efeito dos venenos na hemostasia como a sua ação nos componentes da coagulação, pressão arterial, permeabilidade dos vasos e indução de hemorragia. Paralelamente, a ação dos venenos em componentes celulares teciduais também é bastante abordada, caracterizando assim a ação dos venenos na indução de inflamação, danos no tecido muscular, entre outros. Além disso, os efeitos neurotóxicos de venenos também são estudados incluindo-se a investigação dos mecanismos envolvidos na transmissão do estímulo nervoso tanto no sistema nervoso central quanto na junção neuro-muscular, enfocando os neurotransm- issores, os neurônios, eletrofisiologia e estudos de comportamento.

Estes estudos, além de auxiliar na compreensão do envenenamento, levam à descoberta de várias moléculas bioativas. Para isso, as toxinas dos venenos são isoladas e muitas vezes produzidas também por engenharia genética. Dessa forma, podemos entender sua estrutura e ação de forma combinada e caracteriza-las como protótipos de novos agentes terapêuticos como anticoagulantes, anti-hipertensivos, analgësicos, anti-tumorais e anti-angiogênicos também de toxinas como possível veículo para terapia gênica. Além disso, esses estudos contribuem para o estabelecimento de estratégias terapêuticas que podem ser associadas aos soros anti-venenos, que também são avaliados em modelos animais ou em envenenamentos acidentais humanos, através da evolução clínica e laboratorial dos indivíduos, a fim de melhorar o tratamento soroterápico em diferentes regiões do país

 

Os acidentes com animais peçonhentos:

Estudos na área clínica dos acidentes por animais peçonhentos realizados no Instituto visam conhecer os mecanismos fisiopatológicos envolvidos nos envenenamentos humanos e aprimorar as abordagens terapêuticas aos pacientes. As diferenças nas manifestações clínicas têm sido avaliadas de acordo com especificidades de serpentes, escorpiões, aranhas e lagartas (tamanho, sexo, distribuição geográfica, espécie envolvida). Aspectos laboratoriais, como os distúrbios na coagulação sanguínea dos envenenamentos botrópicos têm sido extensa e profundamente estudados, bem como o desenvolvimento de testes para detecção de veneno e anticorpo no soro de pacientes, estudos estes permitindo uma melhor compreensão da sintomatologia clínica e dos fatores de risco para complicações. Ensaios clínicos envolvendo administração de antivenenos e terapias complementares visam estabelecer protocolos de condutas terapêuticas, principalmente para os envenenamentos que apresentam efeitos locais proeminentes, como é o caso dos acidentes por Bothrops e Loxosceles , e para os quais a soroterapia somente por vezes mostra-se ineficiente. Outros animais peçonhentos, como insetos, animais aquáticos e outros artrópodes peçonhentos vêm sendo objeto de estudo para o dimensionamento de sua importância em termos de saúde pública.

Os microorganismos e a resposta imunológica:

Vários laboratórios dedicam-se à pesquisa de antígenos potenciais para o desenvolvimento de vacinas humanas. Neste sentido, podemos destacar os trabalhos para imunização contra a diarréia infantil causada por Escherichia coli e rotavírus e para a padronização de métodos de diagnóstico para estes patógenos. São estudados ainda os mecanismos de virulência dos tipos de E. coli diarreiogênica, a epidemiologia da diarréia infantil em nosso meio, bem como são estabelecidos modelos animais experimentais para reproduzir a doença humana.

Estudos com vírus influenza, causadores da gripe, também são desenvolvidos onde se analisam atualmente os efeitos anti-virais de anti-oxidantes naturais extraídos de plantas. Estudam-se também as possíveis vias de infecção por papilomavirus humano (HPV), causador de câncer cervical, alternativas à via sexual e os mecanismos envolvidos no processo de oncogênese, com vistas ao estabelecimento de novas formas de combate à doença no âmbito terapêutico e educacional. Além disso, os mecanismos de resistência envolvidos em infecções pelo vírus da hepatite murina, vírus da hepatite C e vírus da raiva vêm sendo estudados paralelamente ao desenvolvimento de tecnologia para expressão de genes virais em células de inseto e sua produção em microcarregadores. A nossa participação na “viral genetic diversity network” (VGDN) também deve ser destacada.

Produtos de secreção bacteriana (proteínas, enzimas e peptídeos) também têm sido estudados para desenvolvimento de novas metodologias e identificação de novos produtos e, aprimoramento de meios de cultivo para processos fermentativos de bactérias ou cultura de células.

Sob o ponto de vista imunológico, anticorpos monoclonais são produzidos contra parasitas, bactérias e vírus, bem como contra componentes de venenos de serpentes, aranhas e escorpiões, entre outros, e estão sendo utilizados como importantes ferramentas na pesquisa, visando auxiliar na terapia e no diagnóstico, com a padronização de kits. São estudados também os mecanismos de regulação da resposta imune, avaliando o papel de substâncias adjuvantes no direcionamento da síntese de anticorpos com atividades funcionais distintas, bem como aestrutura e composição destas moléculas envolvidas com a sua função efetora de anticorpos.

O Instituto conta com linhagens especiais de camundongos, geneticamente selecionados que diferem na capacidade de produzir reações imunes, e são empregadas para testes de eficácia de novas vacinas, bem como de veículos adjuvantes. Estes animais são também modelos experimentais para estudos de genética da regulação da resposta imune e sua relação com os fatores de predisposição a infecções, doenças autoimunes e câncer.

Além disso...

Compostos bioativos com potencial ação terapêutica são também prospectados a partir de extratos vegetais, secreção de fungos, animais hematófagos entre outros. No controle de pragas vegetais, estamos estudando enzimas digestivas em Arachnida e a prospecção de inibidores de potencial aplicação no controle de artrópodes-praga.

Outras abordagens de elevada importância médica são o estudo da genética molecular de tumores cutâneos e de mucosa e o isolamento de células tronco a partir de tecidos de adultos visando a produção e diferenciação em diferentes tipos celulares e a aplicação dessa abordagem nessa nova área terapêutica.

 

 

Laboratórios envolvidos nessas pesquisas:

Na Divisão de Desenvolvimento Científico:

• Laboratório de Artrópodes;

• Laboratório de Bacteriologia;

• Laboratório de Biologia Celular;

• Laboratório de Bioquímica e Biofísica;

• Laboratório de Farmacologia;

• Laboratório de Fisiopatologia;

• Laboratório de Genética;

• Laboratório de Herpetologia;

• Laboratório de Imunoquímica;

• Laboratório de Imunogenética;

• Laboratório de Imunopatologia;

• Laboratório de Imunologia Viral;

• Laboratório de Parasitologia;

• Laboratório de Virologia;

• Hospital Vital Brazil e no

Laboratório Especial de Toxinologia Aplicada

L.E.T.A./C.A.T.

FICHA T ÉCNICA

Div. de Des. Cultural: Prof. Henrique M. Canter - coord.
Texto: Dra. Ana Maria Moura da Silva, Diretora da Div. de Desenv. Científico, a partir de informações enviadas pelos Laboratórios. Fotos: Alexsander S. de Souza, Carlos Jared, Giuseppe Puorto, Irina Kerkis, Mônica Lopes Ferreira, Roberto H. P. Moraes.