Quatro investigadores de três institutos da COLife (Aliança de Institutos de Investigação de Lisboa e Oeiras) receberam financiamento no valor de quase 1 milhão de euros no âmbito do programa Medição do Metabolismo em Diferentes Escalas da Chan Zuckerberg Initiative. Zita Carvalho-Santos do Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (iMM) e Ricardo Henriques e Jorge Carvalho do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), juntamente com Carlos Ribeiro da Fundação Champalimaud (FC) e Theodore Alxandrow do European Molecular Biology Laboratory (EMBL), obtiveram bolsas para desenvolver projetos pioneiros na área do metabolismo.

Através da concessão destas bolsas de investigação colaborativa para dois anos, o programa Chan Zuckerberg Initiative (CZI) visa acelerar a investigação de ponta em metabolismo e fisiologia metabólica. O objetivo destas bolsas é mapear, medir e integrar o metabolismo em diferentes escalas – desde moléculas e organelos até células e tecidos – aprofundando a nossa compreensão da biologia humana e investigando os processos metabólicos que mantêm a homeostase fisiológica.

A investigação conduzida pelos estes cientistas da COLife não só expandirá a base de conhecimento científico, mas também abrirá caminho para futuras iniciativas de investigação que poderão, em última análise, contribuir para novos tratamentos e curas para uma vasta gama de doenças. Em baixo, encontra-se mais informação sobre os premiados e os seus projetos.

Zita Carvalho-Santos (iMM), Ricardo Henriques & Jorge Carvalho (IGC)
Compartimentalização Metabólica Subcelular durante o Desenvolvimento do Oócito

Zita Carvalho-Santos do Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes (iMM), Ricardo Henriques e Jorge Carvalho do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC).

Zita Carvalho-Santos, investigadora principal no Instituto de Medicina Molecular João Lobo Antunes, em conjunto com Ricardo Henriques e Jorge Carvalho, do Instituto Gulbenkian de Ciência, vão liderar um projeto que vai explorar a organização do metabolismo celular durante o desenvolvimento do oócito. Este projeto inovador promete desvendar fenómenos biológicos fundamentais e é essencial para compreender o impacto do metabolismo nas funções celulares, tanto em situações fisiológicas como em doença.

“Todos os organismos, sejam bactérias, plantas, fungos ou animais, são compostos pelas mesmas unidades funcionais – as células. As células mantêm-se vivas através da produção constante de blocos de construção e energia, que resultam de transformações complexas que envolvem processos metabólicos. Cada um destes processos tem necessidades metabólicas diferentes. Como é que estes processos são alimentados de forma eficiente? Penso que a resposta está na compartimentação das funções metabólicas” – diz Zita Carvalho-Santos, quando questionada sobre a motivação científica para este projeto de investigação. 

É provável que os processos metabólicos estejam confinados em partes específicas da célula para uma maior eficiência dos processos celulares. Este efeito é particularmente relevante em células maiores, sendo a maior célula do corpo animal o oócito, o foco desta investigação. Os detalhes sobre que processos metabólicos estão localizados em que partes da célula, como é que esta distribuição espacial é regulada e qual a sua função, ainda estão longe de ser totalmente compreendidos. 

“Este projeto engloba uma abordagem interdisciplinar e know-how em biologia celular, bioquímica, microscopia avançada, microfluídica e ciência computacional. Vai contribuir para a compreensão do metabolismo a várias escalas, através do mapeamento espacial e temporal do impacto do metabolismo nos processos celulares do citoesqueleto durante a oogénese”, acrescenta Jorge Carvalho, também membro da equipa, sobre a metodologia e a multidisciplinaridade do projeto.

Para Ricardo Henriques, “Fazer parte deste projeto de colaboração é muito estimulante para mim, pois abre novas vias para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras que ajudem os investigadores a ver o funcionamento interno das células com maior clareza. A nossa equipa é especializada em técnicas avançadas de microscopia que podem captar imagens de alta resolução das moléculas e estruturas no interior das células. Ao utilizar estas técnicas de ponta neste projeto, pretendemos criar um mapa detalhado da localização das enzimas metabólicas nas células dos oócitos. O potencial destas tecnologias para serem adaptadas por outros cientistas para estudar sistemas e processos biológicos no interior das células é imenso”. Com os olhos postos no futuro, Henriques acrescenta que está “entusiasmado por ver como estes novos métodos de imagiologia do metabolismo a nível molecular irão abrir caminho a muitas descobertas científicas interessantes no futuro”.

Theodore Alxandrow (EMBL) & Carlos Ribeiro (CF)
Mapeamento da síntese de ácidos gordos num organismo inteiro, no espaço e no tempo

Em colaboração com Theodore Alxandrow do EMBL, Carlos Ribeiro, Investigador Principal na FC, está a liderar um projeto que visa revolucionar a nossa compreensão do metabolismo dos ácidos gordos nos animais e a forma como este responde a alterações biológicas e ambientais.

A investigação empregará uma nova abordagem metabolómica espacial para gerar atlas que representem visualmente as alterações no metabolismo dos ácidos gordos em animais inteiros. Isto poderá fornecer informações sem precedentes sobre o papel da organização metabólica na manutenção da homeostase, o equilíbrio interno do organismo. “A capacidade de ver onde o metabolismo dos ácidos gordos se altera num animal inteiro é o que mais me entusiasma”, diz Ribeiro. “Este conhecimento permitir-nos-ia compreender melhor a forma como fatores ambientais, como as alterações climáticas, afetam o metabolismo dos insetos, que são cruciais para a homeostase global e o bem-estar humano”.

O principal desafio é identificar exatamente onde ocorrem as alterações metabólicas dentro de um organismo. As tecnologias atuais permitem aos investigadores identificar a forma como os metabolitos se alteram em resposta a modificações na dieta, no microbioma ou no ambiente, mas não conseguem revelar a localização dessas alterações. “O método que vamos desenvolver, validar e utilizar em moscas permitir-nos-á ultrapassar este desafio”, refere Ribeiro.

Ao revelar a organização espacial do metabolismo dos ácidos gordos, o projeto preencherá uma lacuna importante na nossa compreensão atual do impacto das condições ambientais, do estilo de vida e patológicas na homeostase metabólica. Este facto, por sua vez, poderá proporcionar uma visão mais abrangente da saúde e das doenças, em especial daquelas em que a desregulação metabólica desempenha um papel fundamental. Além disso, as flutuações ambientais, incluindo as variações de temperatura, podem também afetar a homeostase dos insetos, agravando assim potencialmente o impacto das alterações climáticas.

O projeto une o laboratório do EMBL de Theodore Alxandrow, especializado no desenvolvimento de tecnologias de metabolómica espacial, ao laboratório de Carlos Ribeiro, que possui uma vasta experiência na investigação dos efeitos da dieta, do microbioma e das alterações ambientais no metabolismo de animais inteiros. De acordo com Ribeiro, “a combinação de conhecimentos tecnológicos com questões biológicas ambiciosas é a melhor forma de abrir novos caminhos”.