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Nosso trabalho

Nosso laboratório se concentra nas seguintes áreas:

01

Respostas imunes em infecções e vacinação

A resposta imune às infecções virais é inerentemente diferente daquela gerada pelas vacinas. Os vírus tentam continuamente escapar do sistema imunológico; as vacinas são projetadas para minimizar os mecanismos de evasão e ativar a imunidade. Nossa pesquisa visa elucidar os mecanismos subjacentes à capacidade do corpo de reconhecer e eliminar infecções virais, com o objetivo final de desenvolver novas estratégias para a prevenção (vacinação)  e tratamento de doenças virais.

Empregamos uma variedade de técnicas de ponta, incluindo citometria de fluxo multiparamétrica, classificação de células, sequenciamento de alto rendimento, análise de célula única e ensaios funcionais, para investigar as interações complexas entre o sistema imunológico e os patógenos virais. Nossa abordagem multidisciplinar nos permite obter uma compreensão abrangente da resposta imune contra vírus nos níveis molecular e celular.

Image by Fusion Medical Animation
Image by ANIRUDH
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02

Desenvolvimento de Anticorpos Monoclonais

Os anticorpos monoclonais são biomoléculas produzidas em laboratório que imitam os anticorpos naturais produzidos pelo sistema imunológico humano para combater infecções e células anormais.

Por que desenvolver anticorpos monoclonais?

Um novo anticorpo monoclonal é uma nova estrutura a ser patenteada; eles constituem a espinha dorsal de uma plataforma farmacêutica altamente engenhosa. Por serem praticamente idênticos aos anticorpos encontrados naturalmente no corpo humano, apresentam baixa toxicidade. Além disso, eles podem ser projetados para direcionar especificamente certos patógenos ou células cancerígenas para destruição pelo sistema imunológico, para aumentar ou prevenir interações celulares ou para fornecer drogas a certas células, minimizando os efeitos colaterais sistêmicos.

Desenvolver um monoclonal também inclui testar sua atividade em diferentes ensaios; e explorando seu design para minimizar a toxicidade e melhorar a função. Isso é feito com uma combinação de inteligência artificial, biologia molecular e ensaios imunológicos.  

Desenvolvimento de imunoterápicos oncológicos seus testes preditivos de resposta para o SUS

Agency: Ministério da Saúde

Projetos associados:

Implantação da estrutura para o desenvolvimento de Imunoterápicos para câncer e infecções virais

Agency: FAPERGS

03

Testes genéticos para oncologia

Os tumores são caracterizados por uma alta carga mutacional. As mutações tumorais são geralmente caracterizadas como um dos dois tipos: mutações condutoras; e mutações passageiras. A detecção de mutações condutoras em certos tipos de tumores é agora essencial para aumentar significativamente a capacidade de resposta ao tratamento. Uma infinidade de drogas que visam mutações específicas pode agora ser usada para adaptar a farmacoterapia ao tratamento mais adequado para cada paciente. O desenvolvimento de sistemas de sequenciamento de última geração tornou possível detectar essas mutações em larga escala.

No entanto, atualmente, esses exames não são apenas caros, mas também demorados, e não são cobertos pelo Sistema Único de Saúde (SUS). Com isso, o acesso a esses exames fica limitado a quem pode pagar, o que reduz a eficácia do tratamento devido às longas esperas. Portanto, desenvolver um teste rápido e acessível que seja adaptado para o sistema SUS do Brasil é fundamental,  e uma meta importante do nosso projeto PRONON 2019.

DNA

Projetos associados:

Desenvolvimento de imunoterápicos oncológicos seus testes preditivos de resposta para o SUS

Agency: Ministério da Saúde

Implantação da estrutura para o desenvolvimento de Imunoterápicos para câncer e infecções virais

Agency: FAPERGS

Image by Markus Spiske
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04

Transcriptômica espacial e de células individuais

A biologia de sistemas é uma abordagem especialmente poderosa para estudar sistemas biológicos complexos, como o câncer. Ao analisar as interações entre diferentes componentes biológicos, como genes, proteínas e metabólitos, os estudos de biologia de sistemas podem levar ao desenvolvimento de novos testes genéticos para detecção precoce, diagnóstico e tratamento personalizado do câncer.

Além disso, a biologia de sistemas pode fornecer informações sobre os mecanismos complexos subjacentes ao desenvolvimento e progressão do câncer, incluindo evasão imune e resistência a medicamentos. Ao identificar os principais atores moleculares envolvidos nesses processos, novas estratégias imunoterapêuticas podem ser desenvolvidas para melhorar os resultados dos pacientes. Estudamos a composição celular e as interações no microambiente tumoral e órgãos linfóides, usando a abordagem transcriptômica de célula única, validando os achados após deconvolução em seções de tecido.  

Projetos associados:

Desenvolvimento de imunoterápicos oncológicos seus testes preditivos de resposta para o SUS

Agency: Ministério da Saúde

Implantação da estrutura para o desenvolvimento de Imunoterápicos para câncer e infecções virais

Agency: FAPERGS

Leia sobre alguns de nossos projetos...

Papel da ubiquitinase March1 na resposta imune contra o câncer – Financiamento: CNPq Universal 2018

Este projeto deriva de uma de nossas descobertas anteriores - descrita em 2018 (Borges et al., Nat. Comm.) - sobre a modulação dos níveis de classe II do MHC em células dendríticas como estratégia para melhorar a rejeição do transplante. Descobrimos que o tratamento do enxerto com DnaK de M. tuberculosis aumentou a expressão de MARCH1 em células dendríticas migratórias, levando a menos apresentação de antígenos e menos rejeição. Em seguida, hipotetizamos que a inibição de MARCH1 em células dendríticas poderia levar à rejeição do tumor. Este projeto de estudo é uma colaboração com o Dr. Thiago Borges, agora investigador no Massachusetts General Hospital (MGH), e o Dr. Leo Riella, chefe de cirurgia no MGH, Harvard, Boston. Também foi concedida uma bolsa CAPES PDSE para um de nossos alunos de pós-graduação trabalhar no MGH para completar alguns experimentos. Nossos resultados preliminares indicam que ambas as rotas de apresentação de antígenos - classe II do MHC e classe I do MHC - são afetadas quando MARCH1 é eliminado em diferentes células. Estamos mapeando rotas moleculares que mediam esses efeitos.

Imunidade pediátrica gerada duantes a infecção por SARS-COV-2 - Financiamento: PROADI 2020

Este projeto é uma parceria com pediatras do Hospital Moinhos de Vento (Drs. Renato Stein e Marcelo Scotta). Durante a pandemia de SARS-CoV-2, conseguimos redirecionar uma bolsa anteriormente destinada ao estudo da tuberculose em crianças. O objetivo do projeto era caracterizar a resposta imune gerada por crianças com COVID-19. Os resultados foram publicados em Fazolo et al., 2021; Lima et al., 2022. Mostramos que as crianças foram infectadas e apresentaram altos títulos virais, mas não evoluíram para doença grave. A resposta imune na COVID pediátrica foi caracterizada por células T CD8+ anti-N e anticorpos anti-N precoces. Enquanto os anticorpos para a proteína S diminuíram ao longo do tempo, os títulos anti-N foram mantidos. Os títulos de anticorpos neutralizantes, medidos em colaboração com a UNICAMP (Drs. José Luiz Modena e Rafael Elias), foram perdidos após 3 meses após a infecção. As células T CD8+ TNF+ de memória que são específicas para peptídeos N foram induzidas precocemente e mantidas ao longo do tempo. Nossos resultados indicam que a imunização em crianças contra COVID-19 pode se beneficiar de vacinas que incluem peptídeos N.

Produção de um anticorpo monoclonal contra SARS-COV-2 / Desenvolvimento de um teste para anticorpos neutralizantes por citometria de fluxo - Financiamento: CAPES Fármacos e Imunologia 2020

Nosso universidade é a única no Brasil exclusivamente dedicada às Ciências da Saúde. Durante a pandemia SARS-COV-2, quando as inscrições estavam abertas para projetos que pudessem fornecer soluções nacionais para os desafios técnicos impostos pela pandemia, propusemos gerar um anticorpo monoclonal neutralizante, anti-proteína S, para o vírus. Também desenvolvemos um ensaio de neutralização baseado em citometria de fluxo, como alternativa aos ensaios PRNT ou FRNT que exigiam instalações NB3. Colaboramos com o Dr. André Valle, da UFRJ, e geramos um anticorpo neutralizante totalmente humano usando sequências públicas para as sequências de ligação. Também colaboramos com os Drs. José Luiz Modena e Rafael Elias para validar o ensaio de neutralização baseado em FACS por PRNT. Esses resultados estão sendo submetidos para publicação. O financiamento é necessário para desenvolver ainda mais esses produtos - entre em contato conosco se desejar investir.

Imunidade gerada pela vacina viva atenuada tetravalente contra dengue – Vacina NIH-Butantan-MSD - Financiamento: Ministério da Saúde; Instituto Butantan 

A imunidade gerada pela infecção é inerentemente diferente da imunidade gerada pela vacinação. Os vírus evoluem estratégias para infectar o hospedeiro envolvendo mecanismos de escape que eludem o sistema imunológico; assim, a memória imunológica gerada pela infecção é altamente variável e pode não ser eficaz na proteção contra outro desafio. O design da vacina envolve a prevenção das estratégias de escape apresentadas pelo vírus, concentrando as respostas imunes nas moléculas essenciais para a infecção. Na doença da dengue, quatro sorotipos virais podem se revezar na infecção humana, levando a episódios repetidos de infecção ao longo da vida do hospedeiro. Em alguns casos, os anticorpos produzidos em resposta à infecção por um sorotipo podem piorar a doença na infecção por um sorotipo diferente. Essa vacina foi desenvolvida pelos pesquisadores Steve Whitehead e Anna Durbin, que deletaram sequências de virulência no genoma de cada sorotipo (Dengue 1, 2 3 e 4), criando uma vacina viva atenuada contra a dengue com o objetivo de proteger contra doenças causadas por qualquer um dos sorotipos. Uma vacina viva atenuada emprega as mesmas rotas celulares e moleculares que o vírus selvagem; no entanto, ela fornece tempo suficiente para que o sistema imunológico gere uma resposta adequada. Um estudo clínico de fase III está sendo conduzido nacionalmente, em 19 centros, por uma parceria entre o Instituto Butantan e a MSD Pharma. Nosso laboratório está envolvido no estudo clínico desde o início e preservou amostras seriadas de indivíduos vacinados em Porto Alegre - uma região onde a maioria dos indivíduos nunca foi infectada pelo vírus - uma colaboração com o Dr. Fabiano Ramos, no Hospital São Lucas (PUCRS). Nosso objetivo é caracterizar a cinética e fenótipo das células T de memória geradas em indivíduos ingênuos por essa vacina e comparar isso com os dados clínicos, procurando uma assinatura imune que se correlacione com a proteção.

Desenvolvimento de imunoterápicos oncológicos e testes preditivos para o Sistema Único de Saúde (SUS)  Financiamento:  Pronon 2019, DECIT/Ministry of Health
Parceiro:  Santa Casa de Misericórdia de Porto Alegre

A terapia do câncer foi revolucionada pela imunoterapia. O uso de anticorpos monoclonais contra o câncer foi inicialmente concebido como visando as células tumorais e seus antígenos. Os anticorpos contra a molécula HER-2 são um exemplo. No entanto, o grande game-changer foi o desenvolvimento de anticorpos que visam checkpoints em células imunes, permitindo que elas recuperem suas funções antitumorais. Os anticorpos para checkpoints imunológicos representam hoje um grande segmento dos mercados de biotecnologia e saúde porque são a primeira terapia capaz de reverter metástases em pacientes com formas avançadas de câncer. No entanto, nem todos os pacientes respondem igualmente a esses medicamentos. Finalmente, esses medicamentos são extremamente caros, são todos importados e não estão disponíveis para pacientes através do nosso Sistema Único de Saúde (SUS). Estamos desenvolvendo uma alternativa nacional a esses anticorpos monoclonais, para que eles possam beneficiar os pacientes do SUS.

Desenvolvimento de Imunoterápicos no Rio Grande do Sul  Financiamento: FAPERGS RITES 2022

A ciência tem um impacto gigantesco em nossas vidas. No entanto, a maioria das pessoas não está ciente de tal influência. A ciência é a base das sociedades tecnológicas, que são hoje as mais ricas e prósperas do mundo. O programa RITES foi projetado pela FAPERGS para alimentar o desenvolvimento de redes científicas no Estado do Rio Grande do Sul, visando a transferência de tecnologia para a comunidade. Essa transferência de tecnologia pode assumir muitas formas. A educação e comunicação científica podem ajudar a qualificar profissionais de diferentes áreas, tanto do setor público quanto privado. Iniciativas empresariais podem ser ensinadas a profissionais da ciência, mas é necessário apoio para ajudar a transformar descobertas científicas em produtos com valor econômico. Nosso grupo propôs desenvolver a infraestrutura para descobrir e desenvolver novos anticorpos monoclonais que possam ser usados como medicamentos terapêuticos para câncer e infecções virais. Juntamente com diferentes parceiros, como UNISC, PUCRS, UFRGS, UCSD, USP, UFRJ e muitos outros, não apenas desenvolveremos essa pipeline, mas também educaremos e treinaremos jovens profissionais da ciência para serem empreendedores. Ao mesmo tempo, estamos trabalhando com a Secretaria de Saúde do estado para ajudar a qualificar servidores públicos em temas relacionados à ciência, como vacinação, câncer e infecção viral. Finalmente, estabelecemos uma parceria com doadores privados para construir um programa júnior de iniciação científica para estudantes de escolas públicas.

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