O valor (in)estimável da Ciência Básica em tempo de pandemia

O valor (in)estimável da Ciência Básica em tempo de pandemia https://doi.org/10.21814/uminho.ed.24.13 Sandra Paiva Sandra Paiva (ORCID: 0000-0003-2270-4546) é Professora Auxiliar no Departamento de Biologia da Escola de Ciências da Universidade do Minho, investigadora do Centro de Investigação em Biologia Molecular e Ambiental e membro do Conselho Geral da mesma Universidade. Durante o seu doutoramento foi estudante visitante nas Universidades de Paris, Madrid e Amsterdão. Foi Professora Visitante na Universidade de Califórnia, Berkeley, como bolseira FLAD e Fulbright. Entre 2010 e 2016 foi Vice-Presidente da Escola de Ciências da Universidade do Minho. 296 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... O VALOR DA CIÊNCIA BÁSICA E O SARS-CoV-2 A pandemia causada pelo vírus SARS-coronavirus 2 (SARS-CoV-2) chegou repentinamente tendo revolucionado todos os aspetos da nossa vida, tal como a conhecíamos até então. A esperança de normalidade, de uma nova normalidade, conceito que já aceitámos como certo, reside nas respostas que possam surgir da Ciência: uma vacina, fármacos antivirais, tratamentos com anticorpos. Muitos não compreendem como é possível que, numa era de tantos avanços científicos, a Ciência demore tanto tempo a dar respostas imediatas. E é aqui que urge falar da Ciência Básica ou Fundamental, que procura desvendar e detalhar os processos, os mecanismos, permitindo que exista e se expanda a Ciência Aplicada. Ainda que não se deva estabelecer uma fronteira entre ambas, muitos defendem o protagonismo da Ciência Aplicada em detrimento da Ciência Básica, tendo claramente dificuldades em compreender, principalmente, o tempo do processo científico. Mas como elucidar, transmitir esta relevância, como convencer o grande público, decisores políticos, empresários, que a Ciência Básica é essencial para o progresso e desenvolvimento tecnológico? Há tantos bons exemplos em que a Ciência Básica oferece benefícios bastante esperados, que esta deveria realmente ser uma ideia fácil de “vender”. Um bom exemplo é a tecnologia que levou à revolução na edição de genoma, a tecnologia CRISPR, que muitas pessoas conhecem, apesar de não perceberem os detalhes. Muitas delas ficariam surpresas ao saber que tudo partiu de investigação em microbiologia básica, realizada por um grupo de investigação em Espanha, outro na Europa Oriental e dois cientistas a trabalhar num laboratório de uma empresa de iogurtes na Dinamarca, apenas a tentar compreender como é que as bactérias combatem os vírus que as infetam. Ninguém realmente poderia imaginar que esse entendimento levaria a esta revolução. Aproveito para sublinhar que esta fortuitidade - encontrar-se, por acaso, uma coisa que não se procura, que tem o nome fantástico de serendipidade - é também uma das maravilhas da investigação fundamental, pois estamos disponíveis para observar com rigor o que acontece e não tanto empenhados em obter um determinado resultado final. Atualmente, a procura de um tratamento eficaz contra a COVID-19, a doença causada pelo SARS-CoV-2, é dificultada pela falta de conhecimento sobre a Biologia Celular básica da infeção. 297 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... A BIOLOGIA BÁSICA DO SARS-CoV-2 O meu grupo de investigação estuda um processo fundamental em todas as células de eucariontes, como o Homem, o processo de tráfego intracelular de proteínas, usando como organismo modelo um microrganismo, a levedura responsável pelo fabrico do pão e da cerveja. Em particular, pretendemos identificar os sinais e as vias que conduzem à degradação de transportadores de nutrientes que se localizam na membrana plasmática, que é a fronteira das células com o meio circundante. Para estas proteínas serem degradadas têm que ser internalizadas em vesículas, por um processo celular designado por endocitose (Figura 1). Se esta via de tráfego endocítico estiver, de alguma forma, alterada e a destruição proteica não se processar adequadamente e no tempo certo, estas proteínas podem acumular-se na membrana plasmática e causar danos nas células levando a patologias várias, como cancro e doenças neurodegenerativas. Por outro lado, vírus como o Influenza ou HIV usam alguma da maquinaria envolvida nestas vias de tráfego intracelular, em particular na via de endocitose, para penetrar a sua informação genética (DNA ou RNA) nas células, por fusão do invólucro membranar do vírus com a membrana plasmática das nossas células. Este exemplo de investigação fundamental, na área da Biologia Celular, relaciona-se intimamente com o novo Coronavírus. Sabe-se que este vírus parece exigir endocitose como mecanismo de entrada nas células humanas, e essa endocitose deve estar associada à proteína ACE2 (abreviatura da designação em inglês, angiotensin-converting enzyme 2), um recetor localizado na membrana plasmática das células humanas, ao qual a proteína spike (S), existente à superfície do vírus, se liga, num modelo tipo chave-fechadura (Figura 1). 298 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... Figura 1. Modelo de infeção do vírus SARS-CoV-2 em células humanas. A maquinaria celular que vai ser mobilizada por um vírus como o SARS, HIV ou Influenza é a mesma maquinaria que a célula usa para funcionar, se construir e multiplicar, e o vírus aprendeu habilmente a explorar essa maquinaria. Portanto, se entendermos toda a mecânica básica de como uma célula se constrói, como a membrana celular se constrói, aprenderemos como o vírus consegue explorar estes processos. Em plena pandemia, lecionei online, para alunos de pós-graduação, a 5ª Edição do curso avançado “Degradação e Tráfego Intracelular de Proteínas na Saúde e na Doença”, tendo discutido, entre muitos outros assuntos, a relevância médica de se conhecerem em pormenor os mecanismos moleculares subjacentes a processos básicos das células. Numa sessão de “Career Development and BioScience Research”, organizada no âmbito do curso, tivemos a oportunidade de conversar com os Professores Alexander Sorkin (Escola de Medicina, Universidade de Pittsburgh, U.S.A.) e Christopher G. Burd (Yale Medical School, Universidade de Yale, U.S.A.), peritos internacionais na área do Tráfego Intracelular (Figura 2). 299 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... Figura 2. Imagem da sessão de “Career Development and BioScience Research”. O Professor Sorkin relatou como parte da sua investigação, de cariz essencialmente fundamental, estava a ser direcionada no sentido de compreender melhor a localização e tráfego subcelulares do recetor ACE2, bem como de uma protease chave, a TMPRSS2 (Figura 1), localizada também na membrana plasmática das nossas células e essencial para a ativação do vírus. É sua convicção que, mais importante do que determinar os níveis celulares totais destas proteínas, é essencial perceber a sua quantidade à superfície celular. O Professor Burd relatou que o seu laboratório encerrou dia 17 de março de 2020 devido à pandemia e que o governador do Estado em que vive também ordenou medidas de confinamento. À medida que os dias se transformavam em semanas, e semanas em meses, começou a pensar em como poderia contribuir para combater o vírus. Chegou à conclusão de que a melhor maneira de ajudar seria fazer o que sabe fazer melhor - pesquisar sobre a biogénese de organelos (estruturas subcelulares vitais para o funcionamento da célula eucarionte). Acontece que os coronavírus também sequestram um organelo designado retículo endoplasmático e fazem com que este seja remodelado num organelo de replicação, permitindo que se produzam grandes quantidades 300 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... de novos vírus, sem dúvida contribuindo para a virulência. Quase nada se sabe sobre esse processo para nenhum coronavírus, e esse é exatamente o problema biológico celular que estuda, com a sua equipa, há mais de 25 anos. Assim, em conjunto com dois dos seus colegas de Yale, um dos quais virologista, criaram um plano para redirecionar parte dos seus laboratórios para a pesquisa de SARS-CoV-2. O seu objetivo é descobrir como o SARS-CoV-2 condiciona a formação de organelos de replicação, podendo, assim, expor vulnerabilidades para a replicação do vírus e apoiar novas terapêuticas. Será vital que as agências financiadoras reconheçam o valor real da pesquisa fundamental para entender como o SARS-CoV-2 infecta as pessoas e as consequências da infeção. “Como é que este vírus de RNA se replica nas nossas células?” é uma de muitas questões que persistem, cujas respostas são diretamente relevantes para a manutenção da saúde pública, e que importa perseguir sem descanso. UMA PANDEMIA ANUNCIADA E O PODER DA COMUNICAÇÃO DE CIÊNCIA Em 2003, Andrea Gambotto e seus colaboradores, da Universidade de Pittsburgh, estiveram muito perto de desenvolver uma vacina contra o vírus SARS-CoV, que tem muitas semelhanças com o SARS-CoV-2. Uma vez que aquela epidemia foi rapidamente controlada o financiamento para avançar para ensaios clínicos não foi aprovado. Agora os mesmos investigadores estão envolvidos num esforço internacional para desenvolver uma vacina candidata, designada por PittCoVacc (1), beneficiando de muita da investigação que foi desenvolvida em 2003. Existem outras histórias semelhantes a esta, no entanto, se os ensaios clínicos da altura tivessem avançado, poderíamos já estar um passo à frente, tendo, por exemplo, um melhor conhecimento sobre as estratégias a adotar para mitigar potenciais efeitos adversos da vacina. Estudos que indicam que anticorpos contra o vírus podem desencadear uma doença imune aumentada, quer pelo aumento de infeção nas células alvo quer pelo aumento da inflamação e gravidade da doença pulmonar, são razão suficiente para que não se ultrapassem etapas e que se mantenham os financiamentos, mesmo quando as epidemias não evoluem. 301 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... A Universidade de Pittsburgh é a mesma onde, há mais de 50 anos, Jonas Salk desenvolveu a vacina contra a poliomielite, numa altura em que nos Estados Unidos a crença na vacinação e na Ciência talvez fosse maior do que na atualidade. Na verdade, um dos grandes desafios, e que se tornará ainda mais importante, diria vital, nos próximos meses, é derrubar a forte resistência e desconfiança em relação à vacinação, que são contraditórias a todas as evidências dos benefícios. Na verdade, não é por falta de provas e argumentos científicos sólidos. O que dificulta a mensagem é uma falta generalizada de conhecimento do grande público sobre infeções e sobre o sucesso de vacinas que salvam “silenciosamente” muitos milhões de pessoas em todo o mundo, havendo assim muita ignorância que se perpetua e que, infelizmente, pode ser aproveitada, como todas as formas de ignorância podem. Precisamos de porta-vozes qualificados que possam falar com essas pessoas, numa linguagem simples e acessível, mas eficaz, tornando-as assim mais conhecedoras e, portanto, menos apreensivas. Existem alguns opositores comprometidos que nunca serão convencidos, mas a maioria das pessoas só precisa de alguém em quem possa confiar para aceitar e entender esses conhecimentos. AS VOZES DA CIÊNCIA Sem querer abrir dicotomias, porque todas as áreas se interpenetram, penso que a defesa da Ciência Básica deverá ser um desígnio comum e envolver o maior número possível de atores. Por considerar que as vozes de peritos consagrados são essenciais para a causa da Ciência Básica, reuni um conjunto de entrevistas a cinco cientistas, três dos quais detentores de um Prémio Nobel. São eles Peter J. Ratcliffe, Margaret S. Robinson, Jorge Paiva, Ada E. Yonath e Randy Schekman. A todos pedi que respondessem às três seguintes questões: 1) Como podemos justificar, em tempos de crise, o investimento em investigação fundamental na área das Biociências quando há demanda por soluções imediatas? 2) Qual o impacto futuro desta crise no financiamento da investigação fundamental e na investigação científica em geral? 3) Momentos como esse fortalecem ou enfraquecem a visão de que a Educação Pública deve ser promovida? Porquê? 302 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações CONTRACAPA O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... Segue-se um breve resumo da biografia de cada um destes cientistas e as suas respostas, umas mais elaboradas do que outras, às questões anteriores. Sir Peter J. Ratcliffe (PR) é um médico e cientista britânico, Professor na Universidade de Oxford, Diretor de Investigação Clínica do Instituto Francis Crick, no Reino Unido, tendo recebido em 2019 o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina, juntamente com William Kaelin Jr. e Gregg L. Semenza. O seu trabalho contribuiu para desvendar como é que as nossas células sentem e se adaptam a níveis baixos de oxigénio, e abriu o caminho para o desenvolvimento de novas estratégias para combater a anemia e outras doenças como o cancro. PR 1: O argumento sobre o gasto de recursos em Ciência Básica deve ser claro. Todos os métodos que estamos a usar para detetar o SARS-CoV-2, por exemplo PCR, isolamento de RNA, métodos de sequenciação para acompanhar a epidemiologia viral, anticorpos para testar se os indivíduos foram expostos, foram desenvolvidos sem qualquer conhecimento do problema atual. Portanto, a posição contrasta favoravelmente com o que aconteceu em 1918, quando essas tecnologias não estavam disponíveis para lidar com a pandemia de Influenza. Claramente, pode haver um requisito para agrupar o conhecimento e as tecnologias existentes em busca de soluções mais a curto prazo, mas isso não deve prejudicar o valor da investigação fundamental e a sua aplicação a problemas futuros imprevistos. PR 2: Acredito que a crise mudará a visão do financiamento da investigação, mas que isso não será à custa de toda a Ciência Básica. Uma coisa que será enfatizada brutalmente é o risco de que uma epidemia ocorra com uma taxa de mortalidade muito maior, do que foi registrado com o SARS-1 e MERS. Eu imagino que a liderança política e científica se torne ciente dessa ameaça rapidamente e que fundos públicos adicionais sejam usados efetivamente para criar um melhor estado de preparação. 303 A Universidade do Minho em tempos de pandemia (Re)Ações O VALOR (IN)ESTIMÁVEL DA CIÊNCIA BÁSICA... PR 3: Estes momentos fortalecem, claramente, a visão de que a educação pública deve ser apoiada. A assimilação e a gestão da base do conhecimento são essencialmente a função fundamental da educação, e sem isto tudo estaria perdido. Margaret S. Robinson (MR) é uma Bióloga Molecular Britânica, Professora e Investigadora no Cambridge Institute for Medical Research, da Universidade de Cambridge, Reino Unido. Do seu trabalho destaca-se a identificação de proteínas adaptadoras localizadas na superfície de vesículas revestidas. Alguns destes adaptadores estão mutados em algumas doenças genéticas. MR 1: Eu diria que a razão pela qual o mundo foi capaz de responder tão rapidamente a esta situação foi por causa da Ciência Básica. Veja como o SARS-CoV-2 foi isolado tão rapidamente e o seu genoma sequenciado. As micrografias eletrónicas das células infetantes do vírus foram publicadas em janeiro de 2020, fornecendo aos biólogos celulares pistas importantes sobre sua captação e libertação. É claro que é importante financiar Investigação Aplicada, como o desenvolvimento de vacinas, mas todos os estudos sobre o vírus, incluindo os mais aplicados, são baseados em investigação fundamental. MR 2: Estou certa de que algumas coisas vão mudar e, em alguns casos, sinto que as mudanças serão benéficas. Eu gostaria de pensar que haverá mais ênfase na investigação colaborativa, em vez de todos estarem a competir entre si. Também haverá mais pressão sobre as revistas científicas para publicar descobertas importantes o mais rápido possível, em vez de fazer com que os autores passem muitos meses a fazer experiências para satisfazer um avaliador em particular, quando por vezes uma mudança no texto é suficiente. E acho que mais reuniões científicas serão uma combinação entre o presencial e o online, o que é melhor para o planeta (tenho colegas que viajavam para uma reunião internacional a cada duas semanas - imagino qual será a sua pegada de carbono!)