Tudo começa com o fascínio de estar “na última página de um livro, em que há uma pergunta por responder”, para depois ir à descoberta de respostas até encontrar “a revolução” na sua cabeça. Foi por isso que José Bessa seguiu, primeiro, o caminho da microbiologia: o mundo microscópio fascinava-o.
“Sentia afinidade pela embriologia, mas não era bem aquilo; sentia afinidade pela genética, mas também não era bem aquilo”, recorda o cientista do i3S. Até que, à conversa com um professor, encontrou “o mundo fascinante” da Biologia do Desenvolvimento. “É onde se integra realmente a genética e a embriologia. E a grande pergunta é: como é que a partir de uma célula fertilizada aparece um organismo altamente complexo como nós, como uma mosca, como um peixe? Como é que uma célula consegue dar origem a células tão diversas num sistema tão complexo como um organismo multicelular?”
Começa aí a complexidade científica que levou, agora, o biólogo de 44 anos a tentar compreender a componente genética da diabetes, para “determinar o seu impacto nas funções genéticas e, deste modo, identificar novos marcadores que predispõem para o aparecimento da doença e novos tratamentos”.
“Descodificar os elementos de regulação em cis das células beta” é o título do projeto científico do coordenador do grupo de investigação Vertebrate Development and Regeneration do i3S, no Porto, financiado em cerca de meio milhão de euros, com apoio da Fundação “la Caixa” e da Fundação para a Ciência e a Tecnologia até 2023.
O biólogo de 44 anos tenta compreender a componente genética da diabetes, para “determinar o seu impacto nas funções genéticas e, deste modo, identificar novos marcadores que predispõem para o aparecimento da doença e novos tratamentos”
O objetivo é “decifrar a informação genética não codificante necessária para o correto funcionamento das células beta” e que, quando alterada, aumenta o risco do desenvolvimento da diabetes tipo 2 (T2D), considerada “uma pandemia do século XXI”. A T2D pode resultar em comorbidades severas como doenças cardiovasculares, contribuindo para a morte prematura e “está parcialmente associada à disfunção do pâncreas endócrino”, além de ser conhecido que “existe uma suscetibilidade genética”.
O gabinete de José Bessa fica no piso 2 do i3S. Para lá chegar, dominam primeiro as linhas geométricas do edifício de forma compacta, em betão cinzento, composto por pequenos pátios exteriores que iluminam os laboratórios. A luz natural é evidente quando se chega ao laboratório 208S3. E, ao fundo do corredor, o grande vidro que separa o laboratório do gabinete do cientista cria curiosidade. O que representam, afinal, aquelas letras, números e símbolos escritos a caneta verde dominando de cima a baixo a transparência do vidro?
“São modelos”, começa por explicar. “Temos aqui desenhado, por exemplo, um modelo de regulação em cis e isto representa, portanto, transcrição, porque isto é um promotor e isto é um gene”, explicita, entrando nos detalhes do seu mundo científico, descodificando a fórmula que está no vidro. E entusiasma-se na explicação, fazendo do vidro um quadro escolar, mas também evidenciando o mapa do seu pensamento. “Eu detesto decorar coisas, o meu cérebro nem funciona desse modo. Mas gosto de conceitos, o que eles representam, o que está por trás de um termo.”
Por isso, quando brincava no quintal dos avós, numa casa típica do Porto, “passava o tempo todo com as mãos na terra”. “Havia montes de bicharada, como insetos, aranhas, formigas, sardaniscas e plantas e eu tinha uma enorme curiosidade em explorar: pegava neles e brincava, observava, e ficava fascinado pela biologia, pela diversidade das cores.”
“Temos aqui desenhado, por exemplo, um modelo de regulação em cis e isto representa, portanto, transcrição, porque isto é um promotor e isto é um gene”, explicita o cientista sobre o que está escrito no grande quadro transparente no gabinete
José Bessa Licenciou-se em Microbiologia pela Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica do Porto (1999), doutorou-se em Ciências Biomédicas pelo Instituto Abel Salazar (2008) e realizou o Pós-Doutoramento no laboratório do Professor Jose Luis Gomez-Skarmeta, no Andalusian Centre for Developmental Biology, em Sevilha, Espanha.
O investigador recorda um evento marcante do seu percurso, numa época em que ainda estava “perdido” em relação à carreira. Quando terminou a licenciatura, o biólogo espanhol Fernando Casares entrara para o atual i3S no Porto, para iniciar um grupo de investigação. Bessa conseguiu uma entrevista e “ficou rendido”, porque percebeu que ele trabalhava em Biologia do Desenvolvimento e ia estudar o olho da mosca-da-fruta. “Ele abordava toda a complexidade desse problema, de como é que as células que, em princípio são indiferenciadas, estão determinadas a serem células do olho da mosca, mas ainda não sabem se vão ser células acessórias, células de pigmento, ou células fotorreceptoras. Têm de começar a tomar decisões. E ele estava a abordar o problema de uma forma genética, para estudar o papel de alguns genes.”
Ficou a trabalhar com o prestigiado investigador espanhol e, num artigo na revista Genes & Development, em 2002, conseguem descrever a função do gene homothorax no desenvolvimento do olho da mosca. Essa publicação foi determinante para a sua carreira, permitindo-lhe fazer o doutoramento com uma bolsa e “dar o salto para os vertebrados”.
O grupo de José Bessa está a tentar “decifrar o código do DNA não codificante, importante para o controlo de genes pancreáticos”
“Uma das perguntas que nós tínhamos era tentar compreender até que ponto é que os mecanismos que nós descobrimos e descrevemos na mosca estavam ou não conservados em vertebrados.” O peixe zebra era o modelo vertebrado que, na altura, estava a ser implementado pelo grupo do professor José Luis Gomez-Skarmeta. “É um animal fascinante porque passamos de uma célula fertilizada e, em 24 horas, temos um embrião já com os precursores de todos os órgãos que vão dar origem aos tecidos adultos. O desenvolvimento ocorre quase à velocidade da luz, é um processo muito rápido.”
Assim, consegue-se analisar todos os processos biológicos com o animal vivo, através de microscopia, e demonstrar que os mecanismos que tinham descrito estar a operar no olho da mosca da fruta “também estavam conservados no olho de vertebrados”. Isso tinha “implicações muito interessantes, desde a perspectiva clínica, a muitas outras”.
Nessa altura, o cientista estava a trabalhar sobre a função dos genes. Sabe-se que do nosso ADN apenas uma fração pertence a genes que codificam proteínas. “Há elementos de ADN codificante que codificam proteínas e os não codificantes do genona, que, apesar de se desconhecer o código em si, também controlam a atividade dos genes. Por isso, determinam a função correta de determinados órgãos”, descreve.
Saber, então, nessa aproximação da Biologia à Genética, o que controla os genes, foi o que o fez dar o salto para o ADN não codificante e para a regulação da transcrição. “Eu estava a trabalhar com as células do olho e compreendi bastante bem as redes genéticas do sistema nervoso e o pâncreas endócrino em parte tem essas redes genéticas ativas.”
Boa parte da percurso científico de José Bessa já incidiu sobre o peixe-zebra. “É um animal fascinante porque passamos de uma célula fertilizada e, em 24 horas, temos um embrião já com os precursores de todos os órgãos que vão dar origem aos tecidos adultos”
O cientista ficou fascinado pelo pâncreas e foi investigá-lo. “É muito fácil gerar mutações em genes para compreendermos a parte codificante do ADN, porque conhecemos esse código e sabemos que partes devemos mutar. Mas não compreendemos muito bem o DNA não codificante, embora saibamos que tem informação.”
Mais recentemente, no i3S, a equipa de José Bessa demonstrou que mutar um gene pode ter “um efeito muito severo no pâncreas”, e obteve, inclusive, “variações dessa severidade” quando se mutam estes elementos de regulação na parte não codificante”.
Sabe-se, então, que a parte não codificante é essencial para a função dos genes. “Por exemplo, se mutarmos um gene importante para o desenvolvimento pancreático, o pâncreas não se desenvolve corretamente, mas se mutarmos um dos elementos não codificantes do DNA, que controlam a atividade desse mesmo gene, podemos obter efeitos mais subtis e o pâncreas pode-se desenvolver aparentemente bem, mas poderá apresentar problemas no seu funcionamento”, clarifica José Bessa. E acrescenta: “É o que pensamos que ocorre no caso de algumas características genéticas associadas à diabetes tipo 2.”
Durante muito tempo, os investigadores tentaram perguntar-se, afinal, que regiões do nosso ADN estão alteradas e que, como consequência, podem levar a um aumento de risco de desenvolver T2D. “Começaram-se a fazer estudos de associação para compreender onde é que estão os alelos de risco associados”, ou seja, as formas alternativas, geradas por mutações, de um mesmo gene. E perceberam que se “encontram com muita frequência nas regiões do genoma que não contêm genes, o tal ADN não codificante”.
A diabetes tipo 2 pode resultar em comorbidades severas como doenças cardiovasculares, contribuindo para a morte prematura e “está parcialmente associada à disfunção do pâncreas endócrino”, além de ser conhecido que “existe uma suscetibilidade genética”
Assim, “no caso da perspetiva pancreática”, o que José Bessa e a equipa querem compreender são “as sequências não codificantes e decifrar o seu código usando mutagénese”. Para isso, vão utilizar células pancreáticas de ratinhos e de humanos, “inserindo fragmentos de ADN que contêm uma parte não codificante, a ser estudada, e uma parte que codifica uma proteína fluorescente”. Assim, o ADN não codificante vai controlar a quantidade de proteína fluorescente produzida, podendo-se observar visualmente alterações da atividade do não codificante.
Depois, vai-se “mutar o DNA não codificante, induzindo milhares de alterações para ver o efeito na quantidade de proteína fluorescente”. Dessa forma, vão identificar “que partes do ADN não codificante são essenciais para a regulação dos genes, e que alterações neste ADN podem ter um impacto na atividade dos genes”, esclarece o cientista.
“Esta estratégia vai-nos ajudar a decifrar o código do DNA não codificante, importante para o controlo de genes pancreáticos”. E, apesar de o estudo contar com um número limitado de sequências de ADN não codificante, “a utilização de métodos computacionais avançados vai ajudar a encontrar elos comuns nestas sequências e fazer previsões para muitas outras”, que são relevantes para “o correto funcionamento do pâncreas e para o controlo homeostático da glucose no organismo”.
Ao decifrar esse código, José Bessa e a equipa acreditam poder contribuir para desenvolver marcadores genéticos que permitem prever com maior precisão a propensão que determinada pessoa tem para desenvolver diabetes tipo 2. “Se obtivermos essa informação, essas pessoas podem de facto tomar decisões [de saúde], mais cedo, para evitar futuras consequências no desenvolvimento da doença.”
Este artigo faz parte de uma série sobre investigação científica de ponta e é uma parceria entre o Observador, a Fundação “la Caixa” e o BPI. O projeto Decoding the Non-Code of Beta-Cells Cis-Regulation / Descodificar os Elementos de Regulação em Cis das Células Beta, liderado por José Bessa, do i3S, foi um dos 30 selecionados (12 em Portugal) – entre 644 candidaturas – para financiamento pela fundação sediada em Barcelona, ao abrigo da edição de 2021 do Concurso Health Research. O investigador recebeu 500 mil euros mil euros para desenvolver o projeto ao longo de três anos. O concurso chama-se agora C de Investigação em Saúde e as candidaturas para a edição de 2022 encerraram a 25 de novembro. Os prazos para a edição de 2023 deverão ser conhecidos no verão.
