“Canivetes suíços da investigação biomédica”. Os ratos de laboratório que salvam vidas

Há os ratos da cidade, há os ratos do campo e há os ratos de laboratório. A estes últimos, usados há mais de 100 anos em experiências científicas de diversas áreas, que vão da biomedicina ao comportamento, devemos grandes descobertas. E, não será exagerado dizer, a vida. Ou, pelo menos, o aumento da esperança e da qualidade da dita.

Texto de Catarina Pires

Para a maioria das pessoas, os ratos representam doença, mas a verdade é que estes pequenos animais têm desempenhado há mais de um século um papel fundamental na descoberta de medicamentos, vacinas, tratamentos e curas que já salvaram milhões de vidas e foram verdadeiras revoluções para a saúde humana.

A Smithsonian Magazine chama-lhes “canivetes suíços da investigação biomédica” num artigo sobre a sua história na ciência, o que dá uma ideia da versatilidade e da utilidade dos roedores, explicando que os Mus musculus têm genomas facilmente manipuláveis – o que de acordo com a Associação Nacional para a Investigação Biomédica (NABR) norte-americana permite aos cientistas usar a engenharia genética para recriar doenças humanas e assim estudá-las -, enquanto os Rattus norvegicus têm semelhanças bastantes com o ser humano em termos biológicos, fisiológicos e neuronais para serem um excelente modelo de investigação.

Talvez por isso ambas as espécies representem, segundo a NABR, cerca de 95% dos animais de laboratório. A capacidade de sobreviver, e de se reproduzir, em cativeiro, a facilidade e o baixo custo de manutenção e armazenamento, assim como o facto de serem facilmente domesticáveis e treináveis, são outras das vantagens que tornam os roedores os preferidos entre os animais de laboratório.

As fêmeas, para variar, estão sub-representadas, sendo muito menos usadas em experiências laboratoriais, numa proporção de cerca de 20% em relação aos machos, devido ao ciclo “menstrual”, que no caso dos ratos acontece de três em três dias, o que faz delas modelos menos fiáveis e torna a sua utilização mais dispendiosa, de acordo com a organização britânica Understanding Animal Research.

Da malária ao Alzheimer

Seja como for, de tratamentos para o cancro aos antirretrovirais, que revolucionaram a terapêutica da sida e a forma como se encara a doença, de antibióticos como a penicilina ou a amoxicilina a vacinas como a da gripe, são imensos os avanços médicos e científicos conseguidos com a ajuda dos ratos.

Joana Tavares, parasitologista e investigadora do I3S, da Universidade do Porto, que trabalha na área da infeção provocada por parasitas que causam doenças como a malária, utiliza-os na sua investigação e explica que “o modelo de ratinho tem permitido avanços significativos do conhecimento com o objetivo de travar uma doença que afeta e mata todos os anos milhares de pessoas, sobretudo crianças africanas. Os estudos em ratinho têm sido fundamentais para delinear estratégias para travar o parasita da malária tanto na prevenção como no tratamento”, diz.

O parasita responsável por esta doença é transmitido através da picada de um mosquito e numa primeira fase tem de viajar desde a pele até ao fígado, onde se transforma e dá origem a milhares de parasitas, que depois infetam as células do sangue (glóbulos vermelhos) e são responsáveis pelos sintomas e pelas complicações da malária.

A parasitologista, que iniciou investigação nesta área em 2009 no âmbito de um pós-doutoramento no Instituto Pasteur, em Paris, e que em 2014 foi distinguida pela L’Oréal com o prémio Mulheres na Ciência, tem nos últimos anos trabalhado na possibilidade de utilizar modelos de ratinho combinados com parasitas modificados geneticamente e técnicas de imagem em tempo real que permitem ver onde é que o parasita transmitido pelo mosquito está, como se comporta e com que células interage durante a viagem até ao fígado. Esta linha de investigação valeu a Joana Tavares a coautoria de descobertas que, dada a relevância, foram publicadas em prestigiadas revistas científicas internacionais, como o Proceedings of the National Academy of Sciences, a Nature Microbiology, o Journal of Experimental Medicine, entre outras.

“Das várias descobertas, realço o primeiro trabalho científico que mostra que nem todos os parasitas da malária transmitidos pelo mosquito deixam a pele e que uma pequena percentagem consegue infetar células deste órgão à semelhança do que acontece no fígado. Mais recentemente, demonstrámos também que é na pele que os anticorpos dirigidos ao estádio do parasita da malária transmitido pelo mosquito, e que estão associados à proteção conferida pela vacina mais avançada contra a malária (a RTS,S AS01), conseguem matar os parasitas e impedir a infeção. Esta descoberta terá certamente implicações no desenvolvimento de vacinas mais eficazes pois apenas recentemente, e uma vez mais usando ratinhos, é que se demonstrou inequivocamente que os mosquitos injetam os parasitas na pele e não diretamente na corrente sanguínea”, explica a investigadora.

Mas há mais: usando este modelo, Joana Tavares descobriu como é que chegando ao fígado os parasitas vencem as defesas do hospedeiro e passam da corrente sanguínea para o parenquima hepático, evento crucial para depois conseguirem infetar os hepatócitos, o que abre caminho a novas e mais eficazes formas de combater a malária.

Luísa Lopes é neurocientista e coordenadora de uma equipa que estuda a memória e o envelhecimento no Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes. (Orlando Almeida/Global Imagens).

Também na área do cérebro os ratos têm sido um elemento-chave da investigação. Em Portugal, a neurocientista Luísa Lopes, coordenadora de uma equipa que estuda a memória e o envelhecimento no Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes, utiliza-os no seu trabalho.

“Neste momento, no nosso laboratório, temos em curso vários estudos que designamos de translação, ou seja, baseados em investigação fundamental mas com um objetivo e um impacto clínicos a médio, longo prazo. Nesse contexto, investigamos o envelhecimento do cérebro e, mais concretamente, os mecanismos neuronais que podem acelerar o declínio cognitivo, ou seja, os fatores de risco para a perda precoce de memória.”

Perceber quais as alterações iniciais que acontecem a nível da comunicação neuronal, para descortinar a razão de haver pessoas idosas com declínio cognitivo marcado e outras, da mesma idade, com desempenho excelente a nível da memória, é a atual linha de investigação. A compreensão destes mecanismos permitirá identificar fatores de risco e potenciais novas estratégias terapêuticas em doenças neurodegenerativas para as quais o envelhecimento é o maior contribuidor, como na doença de Alzheimer.

Para tal, explica Luísa Lopes, a equipa usa vários modelos que permitem reproduzir da forma mais aproximada possível a realidade do funcionamento do cérebro humano nas suas componentes comportamental, anatómica e celular.

“Para mecanismos celulares simples, sempre que estudamos o funcionamento de uma determinada proteína, ou um gene, e qual a sua função numa célula nervosa, recorremos a modelos simples, de linhas celulares, que não exigem obrigatoriamente recorrer a modelos animais. Quando estudamos os circuitos neuronais ou o comportamento, teremos de recorrer a modelos mais complexos e, nessa fase, usamos modelos animais – sobretudo de roedores – que nos permitam estudar e identificar mecanismos de doença. Estes estudos são autorizados, regulados e monitorizados por comissões de ética e pela Direção-Geral de Alimentação e Veterinária, que regulamentam o número de animais usados e os procedimentos que minimizam o risco de sofrimento”, explica a investigadora, destacando uma das questões que hoje são uma preocupação nos centros de investigação em quase todo o mundo: o bem-estar animal e os dilemas éticos que se levantam quando estes são usados em experiências científicas.

“Usamos também modelos que recorrem a amostras humanas. A tecnologia tem permitido criar modelos mais aproximados à clínica, usando amostras de doentes disponíveis e, mais recentemente, tentando converter células de pele ou sangue de pacientes em modelos de neurónios, ou ainda versões in vitro de órgãos que reproduzem a microanatomiacerebral humana (organoides). Estas soluções, quando possíveis, permitem confirmar e validar os estudos pré-clínicos, criar modelos mais fiáveis na reprodução da realidade humana de forma não invasiva e reduzir a necessidade de experimentação animal”, diz Luísa Lopes.

Os triunfos dos ratos

A evolução da ciência e da tecnologia poderá vir a dispensar ou a reduzir significativamente a utilização de animais na experimentação científica, e também para isso os ratos terão contribuído, como contribuíram, por exemplo, para o conhecimento, o tratamento e a prevenção de doenças infecciosas, cardiovasculares, degenerativas, neurológicas, o cancro ou a diabetes.

De acordo com a NABR, entre as conquistas mais relevantes em termos de saúde humana que tiveram a participação inestimável dos ratos estão o desenvolvimento do Herceptin, um dos fármacos mais usados no tratamento do cancro da mama, assim como grande parte das últimas descobertas no campo da investigação oncológica.

Também no que diz respeito ao coração, devem-se aos modelos com ratos novas e bem-sucedidas terapêuticas para doenças como a aterosclerose e a insuficiência cardíaca. As estatinas, o medicamento mais popular (apesar de não consensual) no combate ao colesterol, foram desenvolvidas após ter-se demonstrado em ratos que bloqueavam uma enzima associada o colesterol alto.

Outro triunfo da medicina, e dos ratos, tem que ver com a compreensão da diabetes de tipo 1 e tipo 2. Foi graças a eles que se percebeu a forte influência do estilo de vida e dos fatores externos na diabetes tipo 1, assim como a eles se deve o desenvolvimento de medicamentos e de terapêuticas para os dois tipos da doença e espera-se mesmo que ajudem a encontrar, no futuro, a cura para a diabetes.

No que respeita às infecciosas, bacterianas ou virais, a criação de antibióticos e de vacinas eficazes teve na base experiências com ratinhos. Penicilina, amoxicilina, azitromicina: quando tomar um destes antibióticos, lembre-se dos ratinhos. Sem a contribuição destes pequenos animais a medicina não seria o que é hoje.