Nobel da Medicina: como é que as células se comem a si próprias?

A investigação do japonês Yoshinori Ohsumi sobre a autofagia celular foi reconhecida pelo comité do Nobel.

O investigador Yoshinori Ohsumi
O investigador Yoshinori Ohsumi Kyodo/REUTERS
Anúncio Nobel da Medicina deste ano
Anúncio Nobel da Medicina deste ano JONATHAN NACKSTRAND/AFP
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REUTERS/Kim Kyung-Hoon
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O prémio Nobel da Medicina de 2016 foi atribuído ao investigador Yoshinori Ohsumi, do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Japão), pelas “descobertas sobre os mecanismos da autofagia”, anunciou esta segunda-feira o comité do Nobel no Instituto Karolinska, em Estocolmo (Suécia). "Foi uma surpresa", reagiu o cientista japonês numa primeira entrevista ao responsável científico no departamento de comunicação do comité do Nobel, adiantando: "Hoje ainda temos mais questões sobre a autofagia para esclarecer do que quando comecei."

A autofagia (ou autofagocitose) é um processo celular que dá origem à degradação de componentes da própria célula. É um processo estreitamente regulado que desempenha uma função normal no crescimento celular, diferenciação e na homeostase, e é um dos principais mecanismos por meio dos quais uma célula em estado de desnutrição redistribui os nutrientes.

“O laureado com o prémio Nobel deste ano descobriu e esclareceu mecanismos da autofagia, um processo fundamental para a degradação e reciclagem dos componentes das células”, refere o comunicado do comité.

Foi durante os anos 60 que os investigadores perceberam que a célula conseguia destruir o seu conteúdo envolvendo-o em membranas e formando pequenos sacos, que eram transportados para um compartimento de reciclagem – chamado “lisossoma” – e degradados. A palavra “autofagia” vem do grego e significa comer-se a si mesmo. Em 1974, o Prémio Nobel da Medicina foi atribuído ao cientista belga Christian de Duve pela descoberta dos lisossomas. Foi este investigador que “baptizou” este complexo sistema de reciclagem celular de autofagia. 

Este processo de autodestruição tinha muitos passos por esclarecer. No início dos anos 90, Yoshinori Ohsumi realizou uma série de experiências com leveduras (do vulgar fermento de padeiro) para identificar os genes essenciais na autofagia. Depois, esclareceu alguns dos mecanismos da autofagia nessas leveduras e mostrou como o sofisticado processo funciona nas nossas células.

“As descobertas de Ohsumi levaram-nos até um novo paradigma no conhecimento da forma como as células reciclam o seu conteúdo”, refere o comunicado de imprensa, que adianta ainda que os avanços do investigador japonês revelaram a importância fundamental da autofagia em processos fisiológicos como a adaptação à fome ou a resposta a infecções.

Na sua investigação, Yoshinori Ohsumi usou células de levedura – um modelo experimental que é muito utilizado para estudar células humanas, apesar do desafio colocado por se tratar de células muito pequenas com estruturas que não são facilmente visíveis no microscópio. No laboratório, o cientista cultivou células do fermento de padeiro sem as enzimas que ajudam o processo de reciclagem em pequenas estruturas (que equivalem aos lisossomas nas células humanas). Depois, fez com que estas células com mutações passassem fome, sujeitando-as a uma situação de stress e obrigando-as a reagir. Observou que os reservatórios de reciclagem eram preenchidos com pequenas vesículas (nas células estas vesículas – ou autofagossomas – servem para o transporte celular até ao lisossoma) e como eles funcionavam. “Com esta experiência, Yoshinori Ohsumi provou que a autofagia também existia nas células de leveduras. Mas, mais importante ainda, encontrou um método para identificar e caracterizar os genes fundamentais para este processo”, explica o comunicado do comité do Nobel.

O cientista quis explorar estas células de fermento com vesículas acumuladas em situação fome. Esta acumulação, concluiu, não poderia acontecer se os genes determinantes para a autofagia estivessem inactivos. Quais genes? Yoshinori Ohsumi introduziu mutações em vários genes e depois induziu a autofagia. Em apenas um ano, o cientista japonês identificou os primeiros genes essenciais para a autofagia e, mais tarde, caracterizou as proteínas fabricadas por esses genes. Assim, mostrou que a autofagia era controlada por várias proteínas (e por sua vez vez) e que cada uma delas regulava uma fase distinta da formação dos autofagossomas. Rapidamente se percebeu que os mecanismos observados nestes modelos experimentais também aconteciam nas nossas células.

“Graças a Ohsumi e outros que seguiram os seus passos, hoje sabemos que a autofagia controla funções fisiológicas importantes que são necessárias quando há componentes nas células que é preciso eliminar ou reciclar”, nota o comunicado do comité. 

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O processo de autofagia pode proteger-nos e funcionar como um sistema de defesa em diversas situações como as infecções. Quando uma célula é submetida a uma situação de stress, como uma infecção ou fome, ela é capaz de activar um sistema em que vai buscar os nutrientes necessários para se reciclar e sobreviver a esse momento. Nos casos em que há um stress contínuo e a célula não se consegue reciclar, ela pode acabar por se autodestruir.

Mas este sistema de defesa também tem um lado mau. No caso do cancro, por exemplo, este mecanismo de degradação das células pode ter um efeito negativo, promovendo o crescimento de células cancerosas. O que acontece aqui é que a autofagia acaba por garantir que a célula cancerosa sobreviva numa situação de stress provocada por uma mutação genética, reciclando-se e adaptando-se a um ambiente sem nutrientes e oxigénio, e assim potenciando o crescimento destas células. Também há situações em que mutações nos genes envolvidos na autofagia podem provocar doenças neurológicas e genéticas. As perturbações no processo de autofagia já foram associadas a doenças como a Parkinson e a diabetes do tipo 2.

Galardão para um só cientista

Yoshinori Ohsumi tem 71 anos e obteve o seu doutoramento em 1964 na Universidade de Tóquio. Após alguns anos a trabalhar na Universidade de Rockefeller, em Nova Iorque, nos EUA, regressou a Tóquio para criar o seu próprio laboratório. Desde 2009 que investiga e lecciona no Instituto de Tecnologia de Tóquio. Yoshinori Ohsumi recebeu um telefonema do secretário do júri, Thomas Perlmann, pouco antes do anúncio oficial. “Ficou um pouco surpreendido”, contou este membro do comité, citado pela agência de notícias AFP. Na curta entrevista que deu a Adam Smith, do departamento de comunicação do comité Nobel, o cientista japonês comentou ainda que "o facto de ser o único laureado" também foi uma surpresa.

Desde 2000 que este Prémio Nobel era dividido por mais do que um investigador, existindo apenas uma outra excepção em 2010, quando o cientista britânico Robert Geoffrey Edwards foi reconhecido pelo desenvolvimento na área de fertilização in vitro. Em 2015 o Prémio Nobel da Medicina foi atribuído ao norte-americano William Campbell e ao japonês Satoshi Omura “pelas suas descobertas de um tratamento inédito contra as infecções causadas por parasitas nemátodos”; e também à cientista chinesa Tu Youyou, “pelas suas descobertas de um tratamento inédito contra a malária”.

O prémio atribuído esta segunda-feira (no valor monetário de oito milhões de coroas suecas, ou cerca de 830 mil euros) é o primeiro da edição dos Nobel de 2016. Esta próxima terça-feira será feito anúncio dos premiados na área da Física e na próxima quarta-feira será a vez da Química. O Nobel da Paz é conhecido na sexta-feira e na próxima segunda-feira, dia 10, é a vez da Economia. Por fim, o Prémio Nobel da Literatura será revelado a 13 de Outubro.