Principais projetos de pesquisa da Universidade de Illinois em Chicago

O papel das bactérias intestinais na saúde e na doença é um tópico importante. Jun Sun, professor associado da UIC, e Tao Pan, da Universidade de Chicago, estão investigando o papel das bactérias intestinais no câncer de mama.

Especificamente, eles estão interessados ​​em um produto químico chamado queuine. A Queuine é produzida por certas flora intestinal, absorvida pelo intestino e circulada no sangue. As células usam a fila para modificar os RNAs de transferência (tRNAs), que são moléculas adaptadoras que ligam o RNA mensageiro à sequência de aminoácidos das proteínas. O Queuine ajuda os tRNAs a produzir proteínas com mais precisão e eficiência.

Pesquisas anteriores mostraram que níveis anormais de tRNA estão ligados a um aumento no risco de câncer de mama. Por causa desse vínculo, bactérias intestinais e queuine estão sob os holofotes por seu possível papel no câncer de mama.

Notícias médicas hoje recentemente perguntou a Sun o que a excitava primeiro sobre bactérias intestinais. Ela disse:

“Fiquei animado pela primeira vez sobre como as bactérias interagem com o hospedeiro e o ambiente. Estou impressionado que eles são tão inteligentes; eles existem há milhões de anos e têm inteligência que não conhecemos. É muito interessante considerar o microbioma como um órgão recém-descoberto e entender seus novos papéis na saúde e na doença. ”

Também perguntamos se, seuine está envolvido no câncer de mama, é possível que certos antibióticos possam influenciar o risco de câncer de mama. Ela respondeu:

“Um estudo anterior, publicado em JAMA em 2004, mostraram que “o uso de antibióticos está associado ao aumento do risco de incidentes e câncer de mama fatal”. […] É possível que o uso de antibióticos altere o perfil / função das bactérias. Precisamos de mais evidências para apoiar esta hipótese. ”

O laboratório da Sun está atualmente analisando o papel do microbioma em várias doenças, incluindo doenças inflamatórias intestinais, doenças infecciosas e esclerose lateral amiotrófica.

Atualmente, para tirar uma imagem da parte posterior do olho, é necessário o uso de gotas dilatadoras da pupila. Como qualquer pessoa que tenha ido a um oftalmologista saberá, essas gotas podem arder e geralmente levam até 30 minutos para funcionar.

Além disso, eles podem fazer com que a visão fique embaçada por algum tempo depois, tornando a condução e operação de máquinas um não-não.

Além do desconforto e inconveniência dessas gotas, há momentos em que os pacientes não conseguem dilatar as pupilas – pacientes de neurocirurgia, por exemplo.

Da mesma forma, há algumas ocasiões em que não é prático levar um paciente ao ambulatório de olhos apenas para ser fotografado.

A Dra. Bailey Shen, da UIC, em conjunto com pesquisadores da Massachusetts Eye and Ear e da Harvard Medical School em Boston, criou uma solução econômica para esse problema – uma câmera portátil que pode fotografar a retina sem a necessidade desses colírios problemáticos . Construída a partir de peças simples – a maioria disponível online – a câmera custa apenas US $ 185 para produzir.

A câmera é baseada em um computador barato, de placa única, “projetado para ensinar as crianças a construir e programar computadores”. A placa é conectada a uma câmera infravermelha básica e a um diodo emissor de luz infravermelho e branco duplo.

As câmeras normais da retina usam luz branca que faz com que a pupila se contraia, e é por isso que as gotas que restringem a pupila são necessárias. Com a nova câmera, a luz infravermelha é emitida primeiro, o que não faz com que a íris se contraia. A luz infravermelha é usada para focalizar a câmera na retina antes de um breve pulso de luz branca é disparada e a foto é tirada.

As câmeras que usam essa técnica são chamadas de câmeras de fundo não midriáticas e já estão em uso, mas são volumosas e caras, custando milhares de dólares. O Dr. Shen e o co-autor Dr. Shizuo Mukai publicaram recentemente detalhes sobre a câmera e como construí-la no Journal of Ophthalmology.

MNT perguntou o Dr. Shen se ele acha que o acesso a dispositivos médicos pode melhorar graças aos avanços na tecnologia pessoal. Ele disse:

“Acredito que sim. Na década de 1970, os computadores pessoais costumavam ser proibitivamente caros, mas hoje em dia a maioria das pessoas possui um smartphone capaz de fazer muito mais do que os computadores da década de 1970. Felizmente, os dispositivos médicos também se tornarão mais baratos, mais portáteis e mais acessíveis em um futuro próximo. ”

Ele também disse MNT que eles estão trabalhando para melhorar a câmera: “Estamos tentando transformar nosso protótipo de câmera não midriática em um dongle de smartphone, para que possamos reduzir ainda mais seu custo e tamanho”. Eles também esperam aumentar o campo de visão no futuro.

Os avanços médicos na batalha contra o câncer são sempre grandes notícias. Com mais de meio milhão de mortes por câncer a cada ano nos Estados Unidos, isso não é surpresa.

O Dr. Ajay Maker, professor associado de cirurgia da UIC, e sua equipe estão investigando maneiras pelas quais o sistema imunológico do paciente pode ser usado para combater células cancerígenas – especificamente no câncer de cólon.

O LIGHT é um mensageiro químico estimulador do sistema imunológico, que anteriormente apresentava baixos níveis de expressão em pacientes com metástases de câncer de cólon. Maker e colegas usaram um modelo de mouse para câncer de cólon. Depois que os tumores se desenvolveram substancialmente, os camundongos foram divididos em dois grupos: um grupo teve a citocina LIGHT ativada nos tumores e o outro não.

Os tumores expostos à luz mostraram um influxo de células T, e esses guerreiros imunes reduziram rapidamente o tamanho do tumor. Essa redução continuou mesmo depois que a expressão de LIGHT cessou. Essa descoberta pode levar a novas abordagens para combater crescimentos cancerígenos.

MNT perguntou ao Dr. Maker se a LIGHT pode ser útil na luta contra outros tipos de câncer. Ele respondeu:

“A vantagem de nossa abordagem é que ela trabalha para apoiar e ativar mecanismos imunológicos antitumorais já estimulados por nossa resposta imune natural. Portanto, acreditamos que nossas descobertas são traduzíveis para outros tipos de tumor. ”

Também perguntamos se ele tem planos de investigar o LIGHT em outros animais: “Já estamos avaliando o LIGHT em outros modelos animais e tumores humanos, com o objetivo de desenvolver isso em uma estratégia de tratamento clínico”.

O sistema imunológico e as vias de citocinas são incrivelmente complexas. Embora a ciência médica esteja apenas revelando lentamente seus meandros, há muita esperança nesse campo. Como o Dr. Maker diz: “Estamos apenas começando a entender e desbloquear o potencial de muitas substâncias imunomoduladoras no microambiente do tumor”.

Suas pesquisas estão em andamento e eles já estão avaliando “várias vias para estimular respostas imunes antitumorais em tumores sólidos, incluindo imunoterapias combinadas, estratégias de bloqueio de pontos de verificação e novos estimuladores da morte celular imunogênica”.

Nos últimos anos, existem poucos materiais que receberam tanta atenção quanto o grafeno. É composto por uma única camada de átomos de carbono, ligada em um padrão de fio de galinha, e é o material mais fino conhecido.

O grafeno é 200 vezes mais forte que o aço, conduz calor e eletricidade, e é transparente. Ele é bastante promissor em uma variedade de produtos, de células solares a janelas inteligentes e de dispositivos portáteis a engenharia biológica.

Como o material foi oficialmente isolado e investigado há relativamente pouco tempo, todo o seu potencial ainda não foi liberado. No entanto, um uso inovador e surpreendente do grafeno está sendo estudado por pesquisadores da UIC. Seu projeto está sendo liderado por Vikas Berry.

Ao fundir células cerebrais em grafeno, é possível diferenciar uma célula normal de uma única célula cancerosa hiperativa. Isso poderia levar ao desenvolvimento de uma ferramenta simples e não invasiva para o diagnóstico precoce do câncer.

Como Berry explica: “A interface da célula com o grafeno reorganiza a distribuição de carga no grafeno, que modifica a energia da vibração atômica, conforme detectada pela espectroscopia Raman”. Em outras palavras, uma célula cancerígena produz energia de vibração atômica sutilmente diferente das células normais. Especificamente, devido à hiperatividade das células cancerígenas, produz uma carga negativa mais alta em sua superfície e mais prótons são liberados.

De acordo com Berry, estudos em animais estão em andamento e testes em humanos seguirão em breve. Ele espera que, dentro de 12 meses, a técnica possa ser usada clinicamente. Berry e sua equipe ainda estão melhorando o processo, disse ele. MNT: “Estamos trabalhando para tornar o dispositivo mais compacto e mais amigável ao cirurgião.”

A depressão afeta mais de 15 milhões de pessoas nos Estados Unidos. Apesar de sua prevalência e das inúmeras pesquisas que a cercam, descobrir qual tratamento melhor se adequa a cada indivíduo ainda é um desafio.

Scott Langenecker e sua equipe estão tentando mudar isso. Eles usam a ressonância magnética funcional (fMRI) para avaliar o sucesso do tratamento medicamentoso, mesmo antes da primeira dose.

Durante a ressonância magnética, os participantes com transtorno depressivo maior foram solicitados a assistir as letras X, Y e Z piscando na tela. Eles foram instruídos a pressionar um botão quando viram uma carta e a não pressionar o botão novamente se a carta reaparecesse.

Eles descobriram que os pacientes que mostraram mais comunicação dentro de certas redes cerebrais quando cometeram um erro durante esta tarefa eram menos propensos a responder à medicação antidepressiva.

As redes específicas em questão são a rede de detecção de erros e a rede de processamento de interferência, ativada quando um indivíduo decide em quais informações focar a atenção.

“Acreditamos que o aumento da conversa cruzada nessas redes pode refletir uma propensão a refletir sobre ocorrências negativas, como erro ou déficit na regulação emocional quando confrontado com um erro, e nossos medicamentos podem ser menos eficazes para ajudar esse tipo de paciente. “

Natalie Crane, graduada em psiquiatria na UIC

MNT conversou com Langenecker e perguntou o que despertou seu interesse em transtornos de humor. Ele disse:

“Eu queria estudar uma doença em que houvesse uma tremenda oportunidade de mover a agulha. Estava claro na época que não havia grandes avanços na depressão maior no horizonte, mas isso afetou 16% da população. ”

Ainda há muito a aprender sobre depressão. MNT perguntou Langenecker se estimular ou suprimir redes específicas poderia ajudar na batalha contra a doença. Ele disse:

“Ao estudar essas redes neurais, também podemos entender essas redes, quais redes funcionam em oposição e como ajustá-las. A estimulação cerebral profunda já é uma estratégia que faz isso. A estimulação magnética transcraniana funciona com o mesmo princípio e a estimulação transcraniana por corrente contínua está no mesmo estádio. Alguns acreditam que é assim que a ECT [electroconvulsive therapy] funciona, redefinindo essas redes. Temos expectativas realistas de que podemos modular essas redes. ”

O verdadeiro truque, ele disse, é descobrir quais ajustar, quando e quanto. Em seguida, precisaremos entender por quanto tempo o efeito dura e para quais pessoas ele será bem-sucedido.

Langenecker e sua equipe continuam avançando no campo e ele nos disse que eles “farão vários estudos diferentes para nos ajudar a entender como podemos modular esses nós e redes com tratamentos tradicionais. […], como elas mudam com o tratamento e quão estáveis ​​são as mudanças. ”

A UIC está ampliando os limites da pesquisa em geral, combatendo uma série de doenças e levando a tecnologia mais longe do que nunca. O futuro pode muito bem ser brilhante – se a UIC tiver algo a ver com isso.