Laboratório de Farmacogenômica
O Laboratório de Farmacogenômica busca entender como variações na expressão de RNAs não codificantes, principalmente microRNAs, pequenos RNAS não codificantes de proteínas, influenciam na resposta terapêutica a fármacos (farmacogenômica), e identificar microRNAs como marcadores de doenças metabólicas para desvendar possíveis alvos farmacológicos para o tratamento dessas doenças.
No nosso laboratório, nós estudamos a participação dos microRNAs na fisiopatologia da obesidade e doenças relacionadas à obesidade. Nossa meta principal é utilizar os microRNAs como fármacos ou alvo de fármacos no tratamento da obesidade. Nós utilizamos modelos pré-clínicos de obesidade, diabetes e doença gordurosa não alcoólica do fígado e modelos in vitro com cultura celular. Nossa pesquisa recente tem focado nos microRNAs em vesículas extracelulares na comunicação interórgãos na obesidade. Abaixo estão elencados os projetos
As células podem se comunicar com células vizinhas ou distantes através de exossomos, um tipo de vesícula extracelular que pode transportar microRNAs (miRNAs), pequenos RNAs não-codificantes que regulam a expressão gênica. Estudos demonstraram o papel dos exossomos em diferentes doenças, no entanto pouco se sabe sobre o seu papel nas doenças metabólicas. A obesidade é um importante fator de risco para doenças crônicas e representa uma ameaça à saúde pública global. Uma vez que o conteúdo e o número de exossomos liberados são alterados durante a obesidade, nós supomos que a comunicação intercelular via exossomos pode ter um papel na fisiopatologia da obesidade. O objetivo deste projeto é avaliar o papel dos microRNAs exossomais na comunicação entre fígado, músculo esquelético e tecido adiposo branco durante a obesidade e suas principais implicações metabólicas.
Vesículas extracelulares contendo microRNAs podem ser liberadas do músculo esquelético e entregarem seu conteúdo de microRNAs localmente no músculo esquelético ou em tecidos distantes como tecido adiposo ou fígado e exercerem sua ação de regulação pós-transcricional nesses tecidos, modulando o metabolismo desse órgão, um dos mecanismos propostos para explicar os efeitos benéficos do exercício físico nesses órgãos. No entanto, não há estudos que mostrem a origem dos microRNAs contidos em vesículas após sessão de exercício físico e tampouco sabe-se se esse microRNAs são capazes de mimetizar o efeito benéfico do treinamento físico. O presente projeto tem os seguintes objetivos: 1) investigar quais tecidos são importantes fontes de microRNAs em vesículas extracelulares circulantes após treinamento físico aeróbio; 2) avaliar se os microRNAs em vesículas extracelulares podem mimetizar os efeitos benéficos do exercício físico em camundongos obesos.
A obesidade, definida como o desbalanço crônico entre consumo e gasto energético, acarretando no balanço energético positivo e, consequentemente, no acúmulo de lipídeos no tecido adiposo, é uma doença multifatorial, influenciada por fatores genéticos, ambientais e comportamentais. Apesar desses fatores modificáveis que influenciam a obesidade como sedentarismo e alimentação rica em gordura e açúcar há outros fatores de risco não modificáveis, como fatores genéticos ou ainda como indicam em estudos com animais, mecanismos epigenéticos programados in utero. Diversos estudos têm apontado os microRNAs, pequenos RNAs não codificantes, como importantes no desenvolvimento de obesidade, tanto adquirida por herança materna como induzida por uma dieta rica em gordura. E estudos com humanos e murinos, apontam que estratégias terapêuticas como o exercício físico aeróbio modulam microRNAs, circulantes e no tecido adiposo. Diante do exposto, utilizamos neste projeto o modelo de herança materna para estudar a participação dos microRNAs no desenvolvimento de obesidade. O treinamento aeróbio será utilizado para entendermos a participação dos microRNAs em estratégias que melhoram a obesidade. Espera-se que os resultados obtidos contribuam para o melhor entendimento dos mecanismos moleculares que levam à obesidade, e apontem microRNAs como alvos terapêuticos de intervenções terapêuticas na obesidade.
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Do ponto de vista terapêutico é possível realizar o tratamento à base de microRNAs utilizando duas estratégias: 1) reposição de microRNA(s) através de agentes miméticos de miRNAs (Figura A) e 2) inibição do microRNA(s) através de inibidores de microRNAs ou antimiRs (figura B). Ao longo do tempo, ambos miméticos e antimiRs sofreram modificações químicas ao arcabouço de nucleotídeo, visando resistência à degradação por RNAses presentes no soro e nos compartimentos celulares, principal desafio da terapêutica à base de RNA. No entanto, cabe ressaltar que os miméticos são mais desafiadores, pois as modificações podem levar à alteração da farmacodinâmica do microRNA, ou seja, perda de capacidade de silenciamento do RNAm alvo. Essa perda de eficácia está relacionada ao carregamento do miRNA no complexo de silenciamento. Deste modo, foram desenvolvidos métodos alternativos para aumentar a eficácia da entrega do miRNA para tratamento in vivo, como o encapsulamento de miméticos de miRNA em nanopartículas ou através de vetores virais como o vírus adeno-associado. Muitos fatores devem ser levados em consideração, como o melhor carreador, o melhor tipo de miRNA sintético, órgão alvo e forma de administração e os riscos da degradação da molécula. Com foco no desenvolvimento de terapias à base de microRNASs para o tratamento de doenças associadas à obesidade, como resistência à insulina e DHGNA e baseados em estudos prévios dos nossos laboratórios sobre microRNAs diferencialmente expressos nesses tecidos, temos utilizado microRNAs em vetores ou contidos em vesículas para o tratamento de animais obesos com diabetes e/ou doença hepática não alcoólica.
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A síndrome de Cushing (endógena ou iatrogênica) engloba um conjunto de moléstias que se caracterizam por exposição excessiva a glicocorticóides, com consequente quebra do ritmo circadiano do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal. Do ponto de vista clínico, em humanos, o panorama é o de redistribuição da gordura corporal com aumento da adiposidade central e redução desta em membros. Paralelamente, observa-se um quadro de síndrome metabólica com os seus componentes clássicos: resistência à insulina (podendo levar ao diabetes mellitus tipo 2), dislipidemia, maior susceptibilidade à hipertensão arterial sistêmica, além de outros sinais e sintomas, entre os quais estão atrofia muscular, osteopenia, estrias abdominais, catabolismo proteico exacerbado. Os microRNAs podem participar no efeito dos glicocorticóides e, neste modelo, pretendemos investigar a participação dos microRNAs neste processo. Uma melhor compreensão da forma de atuar dos glicocorticóides é importante para entender seu papel na indução do fenótipo do Cushing e como ele age para promover o acúmulo de gordura visceral.
A hiperglicemia crônica é um fator primário desencadeador das complicações do diabetes, entre elas, as doenças cardiovasculares, a maior causa de morte de indivíduos com diabetes. Apesar da hiperglicemia poder ser controlada através de terapias farmacológicas, exercícios físicos ou mudanças na dieta, diversos pacientes continuam a sofrer complicações cardiovasculares. Tal fenômeno foi denominado memória metabólica, devido a uma suposta “memória” das células à exposição a alta glicose, levando à continuidade de efeitos nocivos ao organismo mesmo após normalização da glicemia. Entretanto, uma nova classe de fármacos antidiabéticos, as glifozinas, tem aparentado possuir efeito cardioprotetor em pacientes com diabetes. Nossa hipótese é que as glifozinas atuam “apagando” a memória metabólica das células cardíacas. Dentre os mecanismos moleculares propostas para a causa do fenômeno da memória metabólica está a (des)regulação por microRNAs que ocorre no diabetes. Portanto, é possível que o efeito cardioprotetor das glifozinas esteja associado à regulação da expressão de miRNAs no coração. Neste projeto, utilizamos o modelo experimental de cardiomiopatia diabética induzida por obesidade e realizamos análises funcionais e histológicas para estabelecimento do quadro. A melhora do quadro pelas glifozinas será associado à expressão de microRNAs no coração.
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A doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) compreende um espectro de doenças que vai desde a presença de esteatose hepática na ausência do consumo excessivo de álcool até a esteatohepatite, podendo progredir, a longo prazo, para fibrose, cirrose e carcinoma hepatocelular. Camundongos knockout para a enzima thimet-oligopeptidase (EP24.15 ou THOP -/-) se mostram resistentes à indução da obesidade e DHGNA por dieta hiperlipídica, além de apresentarem alteração na expressão de microRNAs previamente associados à DHGNA. Recentemente, foi demonstrado que os peptídeos processados pela thimet-oligopeptidase podem impedir a maturação dos microRNAs. Nossa hipótese é que a deleção da oligopeptidase cause acúmulo de peptídeos que interagem direta ou indiretamente com os microRNAs envolvidos com a fisiopatologia da DHGNA e protege o animal de desenvolver esteatohepatite.
Laboratório de Farmacogenômica
Universidade de São Paulo
Instituto de Ciências Biomédicas
Departamento de Farmacologia