p O vídeo de laboratório conta a história:minúsculo, vermes parasitas nadando livremente em uma solução nutritiva são ativos e móveis; expõem o mesmo tipo de vermes a uma mistura de quatro drogas otimizadas por uma técnica de engenharia e ficam parcialmente paralisados, lutando no lugar. p O experimento demonstra que uma tecnologia de engenharia desenvolvida e patenteada por Chih-Ming Ho, da Universidade da Califórnia, Los Angeles - é chamada de técnica de otimização do controle do sistema de feedback - pode identificar rapidamente combinações de drogas potentes que são eficazes em um organismo modelo de animal pequeno.

p A descoberta foi relatada online hoje, 4 de outubro, no jornal Avanços da Ciência . Os principais autores do artigo são Santosh Pandey, professor associado de engenharia elétrica e da computação na Iowa State University; e Xianting Ding, professor da Escola de Engenharia Biomédica da Universidade Shanghai Jiao Tong da China. Os co-autores são Zach Njus, um ex-aluno de pós-graduação do estado de Iowa; Taejoon Kong, um atual aluno de pós-graduação do estado de Iowa; Wenqiong Su, da universidade de Xangai; e Ho, um distinto professor pesquisador de engenharia mecânica e aeroespacial na UCLA.

p A pesquisa foi parcialmente financiada por doações a Pandey da National Science Foundation e da Defense Threat Reduction Agency. Os subsídios chineses também apoiaram parcialmente o projeto. Jo Anne Powell-Coffman, professor e catedrático de genética, desenvolvimento e biologia celular no estado de Iowa, forneceu percepções sobre como trabalhar com nematóides. A técnica de Ho foi patenteada em 2012 como um aparelho e métodos associados para manipular e otimizar sistemas biológicos.

p O experimento pode levar a novos trabalhos que produzam tratamentos eficazes para lombrigas parasitas, ou nematóides, que contribuem para doenças nas pessoas e no gado, Pandey disse. Os poucos medicamentos disponíveis para tratar as lombrigas estão perdendo sua eficácia à medida que os parasitas desenvolvem resistência a múltiplas drogas.

p Neste estudo, espécimes do Caenorhabditis elegans nematóides foram colocados em câmaras de teste microfluídicas e expostos a diferentes combinações de quatro drogas que paralisam os nematóides - levamisol, pirantel, metiridina e tribendimidina.

p O experimento foi construído com base no trabalho anterior do grupo de pesquisa de Pandey para testar os efeitos de drogas individuais no C. elegans nematóide. Para medir os efeitos das drogas, o laboratório desenvolveu um software de rastreamento de vídeo que quantifica o movimento de um verme em termos de velocidade e curvatura. O vídeo para este estudo capturou e rastreou os movimentos dos vermes a um quadro por segundo durante 10 minutos.

p "Queríamos quantificar os eventos de paralisia em vermes usando um método simples, conjunto identificável de parâmetros, "Pandey disse." Um verme com a curvatura mais alta e a velocidade mais baixa está realmente lutando e está paralisado. "

p Pandey disse que o objetivo do estudo é encontrar uma mistura que reduza as concentrações da droga e, ao mesmo tempo, aumente a toxicidade. Isso poderia reduzir os custos de tratamento dos parasitas e combater o desenvolvimento de resistência aos medicamentos.

p O experimento funcionou assim, de acordo com o jornal:

p O grupo de Pandey identificou seis níveis de concentração para cada uma das quatro drogas. O sistema de otimização de Ho pegou esses níveis e sugeriu oito misturas diferentes das quatro drogas em várias concentrações. O grupo de Pandey expôs vermes para cada um dos oito e alimentou o sistema com os resultados. O sistema manteve as quatro combinações mais eficazes e sugeriu mais quatro.

p Neste experimento, um "coquetel vencedor" foi identificado depois que o processo foi repetido quatro vezes para um total de 32 testes, de acordo com o jornal.

p Mesmo que o sistema de computador exija apenas feedback sobre os resultados experimentais - nenhuma informação sobre a farmacologia do medicamento, biologia animal ou outras características são necessárias - o grupo de Pandey descobriu que era uma ferramenta eficaz para encontrar rapidamente uma combinação de medicamentos que fosse eficaz contra os nematóides.

p O teste valida o uso do sistema de feedback para testes de drogas em nematóides como um organismo inteiro, de acordo com o jornal. Ho já havia mostrado que o sistema de feedback pode ser usado em estudos de células, incluindo o desenvolvimento de medicamentos contra o câncer e sistemas de cultura para manter as células-tronco.

p A demonstração bem-sucedida dos pesquisadores de uma combinação de drogas eficaz para nematóides pode ajudar a encontrar soluções para dois problemas principais associados a infecções por nematóides, Pandey disse.

p "Um é a multirresistência, ", disse ele." Esses parasitas estão se tornando mais resistentes às drogas que temos usado. Dois é a tremenda despesa de desenvolvimento de novos medicamentos - pode levar mais de dez anos e é muito caro. "

p Pandey disse que a experiência sugere que estudos adicionais valem a pena.

p "Uma alternativa mais inteligente para a descoberta de drogas seria propor combinações otimizadas de drogas existentes que são mais eficazes e já aprovadas pela Food and Drug Administration, "disse ele." Um desafio excitante seria testar se esta técnica funciona em outros organismos e parasitas modelo. "