O Laboratório de Ultraestrutura Celular (LUC) do Instituto Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz) desenvolve estudos in vitro e in vivo sobre a biologia celular e molecular de agentes infecciosos, com ênfase em doença de Chagas, leishmanioses, tricomonÃase e giardÃase. Os pesquisadores investigam os mecanismos básicos de fisiologia, fisiopatologia e imunologia destas infecções e buscam novos alvos terapêuticos para o tratamento dos agravos.
O estudo de aspectos biológicos e moleculares envolvidos na patogênese da doença de Chagas é realizado a partir de modelo de cultivo bidimensional e tridimensional de cardiomiócitos, que permite a análise da biologia da interação de Trypanosoma cruzi com a célula alvo da infecção. Os estudos enfocam a identificação de moléculas envolvidas no reconhecimento celular e mecanismos que regulam a entrada de T. cruzi em miócitos cardÃacos. Uma combinação de abordagens bioquÃmicas, moleculares e celulares são empregadas para identificar vias de sinalização utilizadas como estratégia de invasão e ainda, processos biológicos que regulam o desenvolvimento intracelular de T. cruzi.
São investigados os mecanismos de diferenciação de Giardia intestinalis com foco na organização ultraestrutural de compartimentos celulares bem como em mudanças no perfil proteico e genômicos ao longo do ciclo de vida do parasito. A interação de Trichomonas vaginalis com as células hospedeiras também são analisadas, através de culturas de células cervicais tridimensionais, visando identificar mecanismos de citotoxidade do parasito frente o hospedeiro, mais especificamente o processo de adesão, invasão das camadas do epitélio e citotoxicidade de T. vaginalis nas células hospedeiras, utilizando técnicas avançadas de microscopia eletrônica.
Além do modelo 2D e 3D de cultivo de células de mamÃferos, incluindo cardiomiócitos, fibroblastos cardÃacos, mioblastos esqueléticos, HeLa entre outras, e ensaios de infecção experimental no modelo murino, têm sido aplicados para o entendimento dos mecanismos envolvidos na gênese da cardiopatia chagásica com ênfase na regulação da fibrose e hipertrofia cardÃaca; abordagens ultraestruturais visando o entendimento da biologia do parasito e eventos biológicos essenciais na interação parasito-célula hospedeira e, mais recentemente, em processos inovadores com destaque do desenvolvimento de organ-on-a-chip para aplicação terapêutica.
Outra abordagem de investigação enfoca o desenvolvimento racional de fármacos contra a doença de Chagas, utilizando a triagem de potenciais compostos terapêuticos baseada em alvos moleculares do T. cruzi já validados, incluindo a C14αlanosterol demetilase (CYP51), enzima essencial na via de biossÃntese de ergosterol do parasito. Em colaboração com a Universidade da Califórnia, San Diego, pequenas moléculas sintetizadas e otimizadas com base em dados de cristalografia de raio-X são submetidas à validação cruzada da sua atividade em modelos de interação T. cruzi - célula hospedeira e no tratamento da infecção experimental de T. cruzi em camundongos. O Laboratório ainda investe na na otimização e análise de atividade biológica de derivados azólicos (pirazol, imidazol, triazol) e naftoquinonas contra T. cruzi, T. vaginalis e G. intestinalis, em parceria com o grupo de quÃmica da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), Universidade Federal Fluminense (UFF) e PontifÃcia Universidade Católica (PUC), visando a identificação de fármacos efetivos e seguros. O Laboratório também investiga o possÃvel efeito de agentes quimioterápicos sobre a recuperação do tecido cardÃaco infectado por T. cruzi in vitro e in vivo. Além disso, o modelo de cultivo de hepatócito é aplicado em estudos de toxicidade e interação com agentes infecciosos, revelando alvos que podem resultar no desenvolvimento de novos quimioterápicos.
Os projetos de pesquisa contam com a parceria dos laboratórios do IOC e outros institutos de pesquisa e ensino nacionais e internacionais, incluindo a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Instituto Nacional de Metrologia (Inmetro), Centro Nacional de Bioimagens (CENABIO), Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), Universidade Federal Fluminense (UFF), Universidade da Califórnia, São Diego (EUA), e Universidade Del Rosario (Colômbia).
