Talento
Perseguindo os segredos de um parasita furtivo
Ao desvendar os caminhos genéticos que ajudam o Toxoplasma gondii a persistir nas células humanas, Sebastian Lourido espera encontrar novas maneiras de tratar a toxoplasmose.
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Anne Trafton - 27/08/2024
“Uma das missões do meu laboratório é melhorar nossa capacidade de manipular o genoma do parasita”, diz Sebastian Lourido. Foto: Jodi Hilton
Acredita-se que Toxoplasma gondii , o parasita que causa a toxoplasmose, infecte até um terço da população mundial. Muitas dessas pessoas não apresentam sintomas, mas o parasita pode permanecer dormente por anos e depois despertar novamente para causar doença em qualquer pessoa que se torne imunocomprometida.
Por que esse parasita unicelular é tão disseminado e o que o faz ressurgir são questões que intrigam Sebastian Lourido, professor associado de biologia no MIT e membro do Whitehead Institute for Biomedical Research. Em seu laboratório, a pesquisa está desvendando os caminhos genéticos que ajudam a manter o parasita em um estado dormente e os fatores que o levam a se libertar desse estado.
“Uma das missões do meu laboratório é melhorar nossa capacidade de manipular o genoma do parasita e fazer isso em uma escala que nos permita fazer perguntas sobre as funções de muitos genes, ou mesmo de todo o genoma, em uma variedade de contextos”, diz Lourido.
Existem medicamentos que podem tratar os sintomas agudos da infecção por Toxoplasma , que incluem dor de cabeça, febre e inflamação do coração e dos pulmões. No entanto, uma vez que o parasita entra no estágio dormente, esses medicamentos não o afetam. Lourido espera que o trabalho de seu laboratório leve a novos tratamentos potenciais para esse estágio, bem como medicamentos que possam combater parasitas semelhantes, como um parasita transmitido por carrapatos conhecido como Babesia, que está se tornando mais comum na Nova Inglaterra.
“Há muitas pessoas que são afetadas por esses parasitas, e a parasitologia frequentemente não recebe a atenção que merece nos níveis mais altos de pesquisa. É realmente importante trazer os últimos avanços científicos, as últimas ferramentas e os últimos conceitos para o campo da parasitologia”, diz Lourido.
Um fascínio pela microbiologia
Quando criança em Cali, Colômbia, Lourido ficou encantado com o que podia ver através dos microscópios no laboratório de genética médica de sua mãe na Universidade de Valle del Cauca. Seu pai administrava a fazenda da família e também trabalhava no governo, chegando a servir como governador interino do estado.
“Da minha mãe, fui exposto às ideias de expressão genética e à influência da genética na biologia, e acho que isso realmente despertou um interesse precoce em entender a biologia em um nível fundamental”, diz Lourido. “Por outro lado, meu pai estava na agricultura, então havia outras influências lá sobre como o ambiente molda a biologia.”
Lourido decidiu fazer faculdade nos Estados Unidos, em parte porque na época, no início dos anos 2000, a Colômbia estava passando por um surto de violência. Ele também foi atraído pela ideia de frequentar uma faculdade de artes liberais, onde poderia estudar ciências e arte. Ele acabou indo para a Tulane University, onde se formou em artes plásticas e biologia celular e molecular.
Como artista, Lourido se concentrou em gravura e pintura. Uma área da qual ele gostava especialmente era a litografia em pedra, que envolve gravar imagens em grandes blocos de calcário com tintas à base de óleo, tratar as imagens com produtos químicos e, então, transferir as imagens para o papel usando uma grande prensa.
“Acabei fazendo muita gravura, o que acho que me atraiu porque parecia um modo de expressão que alavancava diferentes técnicas e elementos técnicos”, diz ele.
Ao mesmo tempo, ele trabalhou em um laboratório de biologia que estudava Daphnia, pequenos crustáceos encontrados em água doce que ajudaram cientistas a aprender sobre como organismos podem desenvolver novas características em resposta a mudanças em seu ambiente. Como estudante de graduação, ele ajudou a desenvolver maneiras de usar vírus para introduzir novos genes em Daphnia. Quando se formou em Tulane, Lourido decidiu se dedicar à ciência em vez da arte.
“Eu realmente me apaixonei pela ciência de laboratório quando era aluno de graduação. Eu amava a liberdade e a criatividade que vinham disso, a capacidade de trabalhar em equipes e de desenvolver ideias, de não ter que reinventar completamente o sistema inteiro, mas realmente ser capaz de desenvolvê-lo por um longo período de tempo”, ele diz.
Após se formar na faculdade, Lourido passou dois anos na Alemanha, trabalhando no Instituto Max Planck de Biologia de Infecções. No laboratório de Arturo Zychlinksy, Lourido estudou duas bactérias conhecidas como Shigella e Salmonella , que podem causar doenças graves, incluindo diarreia. Seus estudos lá ajudaram a revelar como essas bactérias entram nas células e como elas modificam os próprios caminhos das células hospedeiras para ajudá-las a se replicar dentro das células.
Como estudante de pós-graduação na Universidade de Washington em St. Louis, Lourido trabalhou em vários laboratórios com foco em diferentes aspectos da microbiologia, incluindo virologia e bacteriologia, mas acabou trabalhando com David Sibley, um importante pesquisador especializado em Toxoplasma .
“Eu não tinha pensado muito sobre Toxoplasma antes de ir para a pós-graduação”, relembra Lourido. “Eu não tinha muita noção de parasitologia em geral, apesar de alguns cursos de graduação, que honestamente tratavam o assunto de forma muito superficial. O que eu gostava era que aqui havia um sistema onde sabíamos tão pouco — organismos que são tão diferentes dos modelos de livros didáticos de células eucarióticas.”
Toxoplasma gondii pertence a um grupo de parasitas conhecidos como apicomplexos — um tipo de protozoário que pode causar uma variedade de doenças. Após infectar um hospedeiro humano, Toxoplasma gondii pode se esconder do sistema imunológico por décadas, geralmente em cistos encontrados no cérebro ou músculos. Lourido achou o organismo especialmente intrigante porque, aos 17 anos, ele foi diagnosticado com toxoplasmose. Seu único sintoma eram glândulas inchadas, mas os médicos descobriram que seu sangue continha anticorpos contra Toxoplasma.
“É realmente fascinante que em todas essas pessoas, cerca de um quarto a um terço da população mundial, o parasita persista. As chances são de que eu ainda tenha parasitas vivos em algum lugar do meu corpo, e se eu ficar imunocomprometido, isso se tornará um grande problema. Eles começariam a se replicar de forma descontrolada”, ele diz.
Uma abordagem transformadora
Um dos desafios no estudo do Toxoplasma é que a genética do organismo é muito diferente daquela das bactérias ou de outros eucariotos, como leveduras e mamíferos. Isso torna mais difícil estudar funções de genes parasitários por mutação ou eliminação dos genes.
Por causa dessa dificuldade, Lourido levou toda a sua carreira de pós-graduação para estudar as funções de apenas alguns genes do Toxoplasma . Após terminar seu PhD, ele começou seu próprio laboratório como bolsista no Whitehead Institute e começou a trabalhar em maneiras de estudar o genoma do Toxoplasma em uma escala maior, usando a técnica de edição de genoma CRISPR.
Com o CRISPR, os cientistas podem sistematicamente eliminar todos os genes do genoma e então estudar como cada gene ausente afeta a função e a sobrevivência do parasita.
“Por meio da adaptação do CRISPR ao Toxoplasma , conseguimos pesquisar todo o genoma do parasita. Isso foi transformador”, diz Lourido, que se tornou membro do Whitehead e membro do corpo docente do MIT em 2017. “Desde sua aplicação original em 2016, conseguimos descobrir mecanismos de resistência e suscetibilidade a medicamentos, rastrear vias metabólicas e explorar muitos outros aspectos da biologia do parasita.”
Usando telas baseadas em CRISPR, o laboratório de Lourido identificou um gene regulador chamado BFD1 que parece conduzir a expressão de genes que o parasita precisa para sobrevivência a longo prazo dentro de um hospedeiro. Seu laboratório também revelou muitas das etapas moleculares necessárias para o parasita alternar entre estados ativo e dormente.
“Estamos trabalhando ativamente para entender como as entradas ambientais acabam guiando o parasita em uma direção ou outra”, diz Lourido. “Eles parecem entrar preferencialmente nesses estágios crônicos em certas células, como neurônios ou células musculares, e proliferam mais exuberantemente na fase aguda, quando as condições de nutrientes são apropriadas ou quando há baixos níveis de imunidade no hospedeiro.”
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