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Brilho Insalubre: Girinos fluorescentes indicam contaminação

Transgênicos acendem em contato com disruptores hormonais

Concepção artística de girino fluorescente, adaptada da Shutterstock
Por Erica Gies

Nos desenhos animados, uma gelatina brilhante sinaliza coisas ruins na água. Agora a vida imita a arte: uma empresa francesa de biotecnologia criou um girino que fica fluorescente quando a água tem contaminantes que prejudicam o funcionamento da tiroide, um tipo específico de disruptor hormonal. O teste promete ajudar na compreensão de uma classe de poluentes que legisladores têm na mira: os prejudiciais ao sistema endócrino.

Neste mês a WatchFrog, com sede na França, começa seu primeiro teste em larga escala para examinar o efluente de um hospital próximo a Paris, sob os auspícios dos ministérios do meio-ambiente e da indústria. A Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD) também está avaliando um teste para a mesma finalidade já em uso pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA). 

Testes com organismos vivos – in vivo – são mais reveladores que análises químicas tradicionais. Em vez de compostos específicos, eles podem detectar qualquer substância ou composto tóxico que prejudique o funcionamento de um órgão fundamental ou sistema de vivo.

Até recentemente, porém, testes in vivo de disruptores endócrinos foram conduzidos em animais adultos, o que significa que o processo é lento, levando anos para desenvolver e semanas para executar. E também é caro: cada um custa de 60 a 100 mil euros.

Esses impedimentos permitiram que a WatchFrog se destacasse. A inovação da empresa é combinar o melhor de dois mundos: “testes in vivo em escala in vitro”, declara o CEO Gregory Lemkine.

Os girinos do gênero Xenopus, uma espécie comum em laboratórios de fisiologia, têm três milímetros de comprimento, suficientemete pequenos para manipulação em equipamentos-padrão de laboratório. “Nossos testes custam entre 10 e 20 vezes menos e oferecem resultados entre 24 e 48 horas", observa Lemkine,.

Legisladores estão preocupados porque evidências crescentes mostram que alguns compostos químicos sintéticos – incluindo aqueles encontrados em inseticidas, herbicidas, fumigantes, fungicidas, detergentes, resinas e plastificantes – podem prejudicar o sistema endócrino, que controla muitas funções vitais ao secretar mensageiros químicos naturais. Compostos químicos podem atrapalhar a mensagem ao imitar hormônios, bloqueando seus receptores ou alterando níveis hormonais.

Hormônios da tiroide, por exemplo, afetam o desenvolvimento cerebral, o metabolismo e o processo de envelhecimento. Eles também são críticos na metamorfose anfíbia. Sem hormônios da tiroide, um girino não se transforma em sapo. 

A cofundadora da WatchFrog, Barbara Demeneix, transformou essa ciência em um teste toxicológico*. Ela combinou um marcador – um gene para uma proteína de águas-vivas que tem um brilho esveredeado – com uma sequência de DNA que ativa a proteína verde fluorescente na presença de hormônios da tiroide. O sistema mostra onde e quando hormônios da tiroide (ou contaminantes que os mimetizam) induzem a metamorfose. Ele também revela a ausência desses processos quando a função hormonal é prejudicada.

Os concorrentes da WatchFrog estão indo além, com testes análogos usando peixes fluorescentes para detectar disruptores de estrogênio*. O estrogênio influencia o desenvolvimento de comportamentos reprodutivos femininos, incluindo a produção de óvulos. 

Muitos peixes conseguem mudar naturalmente de sexo durante suas vidas, uma adaptação para maximizar a reprodução sexual. Peixes individuais têm uma predisposição genética a serem machos ou fêmeas, mas isso pode ser suplantado por sinalizações hormonais. Ao contrário de outros modelos de peixe, medakas [nome japonês, também chamado de “peixe arroz” ou “peixinho japonês”, ainda que existam cerca de 30 espécies] apresentam uma clara determinação genética de sexo: machos têm um cromossomo Y. Dessa forma, pesquisadores podem medir o efeito do estrogênio ou do androgênio contra a predisposição genética do peixe.

Quando peixes transgênicos encontram um composto químico que inibe sua produção de ovos ou mudança de sexo, eles acendem. 

A Vitargent, com sede em Hong Kong, comercializou um teste usando embriões de Oryzias melastigma, um peixe asiático mais conhecido como medaka.

De acordo com Xueping Chen, cofundadora e diretora técnica da empresa, atualmente o produto está sendo usado em grande escala. “Nossos testes estão sendo usados extensivamente para medir a atividade estrogênica de uma vasta gama de produtos de consumo, incluindo cosméticos e produtos para cuidados com a pele, medicamentos e suplementos alimentares, leites em pó, carnes, frutos do mar, e assim por diante”, enumera ela. A Vitargent também desenvolveu um teste de dioxina em peixes-zebra (Danio rerio).

Esse é um mercado que interessa a WatchFrog também. A empresa colaborou com Taisen Iguchi, professor de endocrinologia ambiental do Instituto Nacional de Biologia Básica em Okazaki, no Japão, e com Masato Kinoshita, professor assistente de biociências aplicadas da Universidade de Kyoto, que criou um teste de laboratório com medakas adultos.

A WatchFrog adaptou o modelo para uma variedade mais robusta de medaka, que resistiria melhor a testes comerciais, e usa alevinos para acelerar o processo. A WatchFrog também tem um teste para disruptores androgênicos, que afetam a diferenciação sexual masculina.

O mercado para esses testes está crescendo.

A Comissão Europeia classificou disruptores genéticos como contaminantes sérios, que devem ser monitorados e restringidos sob a legislação REACH (Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Químicos), e sob a Diretiva Marco da Água.

Mas as duas leis são muito sucintas em detalhes fundamentais. “Elas não explicam o que é um disruptor endrócrino, ou como testá-lo”, aponta Lemkine. Devido a esse lapso, a WatchFrog está adequando seus testes às diretrizes da OECD, que definem disruptores hormonais como químicos que podem prejudicar a capacidade de um peixe produzir óvulos ou mudar de sexo, ou evitar a metamorfose de um girino.

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) já está usando o modelo de girinos da WatchFrog.

Para priorizar as substâncias químicas precisam de testes de toxicidade dentre as milhares existentes, o programa ToxCast usa ferramentas computacionais e testes de alto rendimento para identificar uma assinatura para os tipos de químicos que podem ser perigosos.

Em seguida, a EPA usa o teste de girinos da WatchFrog como etapa intermediária para descobrir quais químicos suspeitos exigem testes toxicológicos caros e demorados, explica Kevin Crofton, vice-diretor do Centro Nacional de Toxicologia Computacional da EPA.

Outro programa da EPA, o Pathfinder, está ajudando a WatchFrog a automatizar seus testes para uso in loco. O Pathfinder financia o desenvolvimento de tecnologias que visam desafios humanos e ambientais. Ele ajudou a WatchFrog a desenvolver o FrogBox, um dispositivo do tamanho de um tocador de vinil que usa cartuchos contendo girinos para monitoramento contínuo.

Um dos alvos é o escoamento de centros de tratamento de água. O tratamento erradica os químicos visados, mas pode gerar subprodutos nocivos. A capacidade que o FrogBox tem de examinar um fluxo constante lhe permitirá documentar mudanças horárias, diárias, semanais, ou sazonais nos níveis de poluentes.

O hospital de Paris é um típico cliente em potencial. O projeto de 1,4 milhão de euros, que funcionará por dois ou três anos, identificará quais fluxos de efluentes poderiam ser mais bem tratados. A ideia é desenvolver um laboratório móvel no hospital.

Nos Estados Unidos está acontecendo a mesma coisa. Os girinos e alevinos são “pequenas sentinelas animais”, compara Crofton. “Se você vê um sinal, é melhor dar uma olhada naquilo”.

*Nota do Editor (12/02/13): Essas frases foram editadas após a postagem para corrigir ou esclarecer o conteúdo original.