1997: STANLEY PRUSINER

Artigo escrito por:
MARKS, Patrícia
REGINATTO, Rafaela S.
TOMASI, Mariana C.

RESUMO:
Prions são patógenos infecciosos modificados que causam um grupo de doenças neurodegenerativas fatais e imutáveis, como a encefalopatia espongiforme dos bovinos (BSE), o scrapie de ovelhas, a doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) e o kuru. Prions são partículas transmissíveis, desprovidas de ácidos nucléicos e parecem ser compostas por proteína modificada (PrPSc), que resulta da conversão da proteína PrP (PrPC). Esses conceitos explicam como uma só doença pode ter etiologia genética ou infecciosa. O conhecimento sobre prions tem implicações no estudo da plasticidade estrutural das proteínas.  Stanley B. Prusiner, neurologista norte-americano, começou a se interessar no assunto com uma paciente que estava quase morrendo de CJD.

PALAVRAS-CHAVE: Stanley B. Prusiner, Prêmio Nobel, prion, doenças neurodegenerativas. 

ABSTRACT:
Prions are modified infectious pathogens that cause a group of invariably fatal neurodegenerative disease, like bovine spongiform encephalopathy (BSE), scrapie of sheep, Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) and kuru. Prions are transmissible particles, devoid of nucleic acid and seem to be composed of a modified protein (PrPSc), that results of the  conversion of the PrP protein (PrPC). These concepts explain how a single illness can have a genetic or infectious etiology. The knowledge about prions have implications for studies of the structural plasticity of proteins. Stanley B. Prusiner, north american neurologist, start to be interested in the subject with a patient dying of CJD.
KEYWORDS: Stanley B. Prusiner, Nobel Prize, prion, neurodegenerative disease

INTRODUÇÃO:
Durante toda a história da medicina, muitos cientistas destacaram-se por suas descobertas que revolucionaram a ciência. O século XX foi um período marcado por inúmeros avanços técnico-científicos, principalmente na área médica, que serviram como base para novos métodos de diagnosticar certas doenças até então desconhecidas. Stanley Ben Prusiner foi um desses grandes cientistas que, através de inúmeras experiências, ousou ao apresentar uma proteína como a causadora de doenças neurodegenerativas. Recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina baseado na publicação dessa descoberta que refutou idéias passadas e introduziu na linguagem científica um novo termo: o prion. O prion é uma proteína encontrada em todas as células nervosas, destituída de ácido nucléico, que se apresenta no organismo de forma inócua e tem capacidade de modificar outras proteínas, tornando-as cópias de si própria. Nenhuma defesa imunológica consegue eliminar o prion do organismo. Essas proteínas geram buracos no tecido nervoso, dando origem às chamadas doenças neurodegenerativas.

BIOGRAFIA:
Nasceu em Des Moines, no dia 28 de maio de 1942. Mudou-se para Boston, onde seu pai matriculou-se na Escola de Treinamento Oficial de Marinha, e foi enviado ao Pacífico Sul. Durante a ausência do seu pai, viveu em Cincinnati com sua mãe. Retornou a Des Moines onde fez a escola primária. Em 1952, voltou a Cincinnati, onde seu pai trabalhou em arquitetura durante 25 anos.
Durante seu tempo em Walnut Hills High School, estudou latim, o que o ajudou imensamente mais tarde na escrita de artigos científicos. Foi aceito pela Universidade de Pensilvânia onde se especializou em Química. 
Além dos cursos de ciência, teve a oportunidade de estudar filosofia, história de arquitetura, economia e história russa. Desfrutou as muitas horas que gastou no esporte do remo. 
Durante o verão de 1963, começou um projeto de pesquisa sobre hipotermia no Departamento de Cirurgia de Wolfson de Sidney. Decidiu permanecer em Penn para a Escola Médica em grande parte por causa da experiência maravilhosa de fazer pesquisa. Durante o segundo ano de escola médica, estudou a fluorescência de superfície do tecido adiposo marrom em hamsters sírios dourados assim quando acordassem da hibernação. 
Por causa desse trabalho, começou a considerar seriamente uma carreira em pesquisa biomédica. Em 1968, retornou a Philadelphia para completar seus estudos médicos. Estava submetido a um internato na Universidade de São Francisco da Califórnia (UCSF), no qual serviu no Serviço Público de Saúde no NIH nos EUA. Durante esse ano, encontrou sua esposa, Sandy Turk, que ensinava matemática a estudantes de segundo grau.
No NIH, trabalhou no laboratório do Stadtman onde estudou glutaminases em E. coli. Aprendeu uma quantia imensa sobre o processo de pesquisa: desenvolvendo análises, purificando macromoléculas, documentando descobertas e escrevendo manuscritos claros sobre e o que é descoberto e sobre o que ainda falta ser investigado. 
Decidiu fazer residência em Neurologia para desenvolver uma carreira recompensadora na pesquisa. A residência ofereceu-lhe oportunidade de aprender sobre ambos o sistema nervoso, o anormal e o normal.
Em julho de 1972, iniciou a residência na Universidade de São Francisco de Califórnia no Departamento de Neurologia. Dois meses mais tarde, recebeu uma paciente que exibia perda progressiva de memória e dificuldade para executar algumas tarefas de rotina. Foi surpreendido ao entender que ela estava morrendo por infecção de um lento vírus que causava a doença chamada de Creutzfeldt-Jakob (CJD), que não evocou nenhuma resposta das defesas do corpo dela. As propriedades surpreendentes do presumido "vírus lento" cativou sua imaginação e então começou a pensar que definir a estrutura molecular deste agente ardiloso seria um projeto maravilhoso de pesquisa. 
Durante os próximos dois anos, completou sua residência. Com o tempo, desenvolveu uma paixão em trabalhar nesta área. Começou a trabalhar com camundongos com scrapie. 
Aceitou a oferta de uma posição de assistente do professor Robert Fishman, na Cadeira de Neurologia, e começou a montar um laboratório para estudar o scrapie em julho de 1974. Para ganhar uma base de apoio de pesquisa do NIH, escreveu artigos sobre o metabolismo do glutamato no complexo coróide. Para refutar a desaprovação de sua primeira aplicação do NIH em scrapie, montou uma colaboração com Willian Hadlow e Carl Eklund, que trabalhava no Rocky Mountain Laboratory, em Hamilton, Montana. Aprendeu muito sobre o scrapie e iniciou os estudos do comportamento de sedimentação do agente de scrapie.
Tinha antecipado que o agente purificado de scrapie deveria ser um vírus pequeno e ficou surpreso quando os dados de narração disseram que as preparações continham proteína, mas não ácido nucléico. Nesse tempo, foi informado pelo Howard Hughes Medical Institute (HHMI) que eles não renovariam seu apoio. Embora seu trabalho nunca fora apoiado pelo HHMI outra vez, foi extremamente afortunado ao receber um financiamento muito maior do R. J. Reynolds Company através de um programa administrado por Fred Seitz e Macyln McCarty e logo depois pela Sherman Fairchild Fundation sob a direção de Walter Burke. Estas fontes privadas eram cruciais em fornecer fundos para a infra-estrutura, que eram os milhares de camundongos e hamsters obrigatórios para a pesquisa.
Com os dados de uma proteína e a ausência de um ácido nucléico no agente de scrapie acumulado, ficou confiante que seus resultados não eram artefatos e decidiu resumir esse trabalho num artigo que eventualmente foi publicado na primavera de 1982.  Na publicação deste artigo,introduziu o termo "prion".  Se um ácido nucléico fosse encontrado, o termo prion desapareceria.  Apesar das fortes convicções de muitos, nenhum ácido nucléico foi encontrado. 
Desde que a imprensa foi habitualmente incapaz de entender os argumentos científicos e eles são geralmente entusiásticos por escrever sobre qualquer controvérsia, os ataques pessoais dos contraditores às vezes tornaram-se malvados. Durante o inverno de 1983, teve uma hérnia de disco na espinha lombar enquanto esquiava, e isto diminuiu o passo de seu trabalho para mais de um ano. Teve grande apoio de sua esposa e de suas duas filhas: Helen e Leah.
A proteína do prion foi encontrada em seu laboratório e no ano seguinte, uma porção da seqüência do aminoácido foi determinada por Leroy Hood. Com esse conhecimento, estudos biológicos moleculares do prions e uma explosão de novas informações seguiram. Colaborou com Charles Weissmann na clonagem molecular do gene codificador da proteína de prion (PrP) e com George Carlson e David Kingsbury na ligação do gene de PrP ao controle de tempo de incubação de scrapie nos camundongos. No mesmo tempo, produziram anticorpos que forneceram uma ferramenta extremamente valiosa que os permitiu descobrir a forma normal do PrP. Uma série muito importante de estudos sucedeu-se, e nenhum resultado experimental que talvez anulasse o conceito de prion foi informado em qualquer laboratório. 
No início de 1990, a existência de prions começou a ser aceita em muitas áreas da comunidade científica, mas o mecanismo por que PrP normal era convertido na forma de doença continua obscuro. 
Como o prion ganhou uma ampla aceitação entre cientistas, eu recebeu muitos prêmios científicos. O primeiro reconhecimento importante de seu trabalho foi concordado por neurologistas, com muitos outros prêmios vindos logo depois. Fez numerosos amigos durante uma série extensa de estudos colaboradores. Foi um privilégio especial trabalhar com tantos cientistas talentos, incluindo numerosos companheiros pós-doutorandos e técnicos que lhe ensinaram tanto. Além de muitos colaboradores que contribuíram com suas habilidades científicas para avançar o estudo de prions, tve muitos colegas que contribuíram indiretamente em seu trabalho por serem auxiliadores das necessidades especiais que tal projeto exigiu. 

DESENVOLVIMENTO:
Prions são patógenos infecciosos sem precedentes que causam um grupo de doenças neurodegenerativas fatais e imutáveis por um mecanismo inteiramente novo. Doenças causadas por prions podem ser genéticas, infecciosas ou esporádicas desordens, todas envolvendo modificações das proteínas dos prions (PrP).  
A encefalopatia espongiforme dos bovinos (BSE), o scrapie das ovelhas e a doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) dos humanos são algumas das mais notáveis doenças causadas por prions. CJD geralmente apresenta-se como uma demência progressiva enquanto o scrapie de carneiros e a encefalopatia espongiforme de bovinos (BSE) são geralmente manifestadas por descontroles sobre os músculos.
Os prions são partículas transmissíveis que são desprovidas de ácidos nucléicos e parecem ser compostas exclusivamente de uma proteína modificada (PrPSc). Normalmente, a proteína PrP (PrPC) é convertida em PrPSc por um processo durante o qual ele adquire um índice elevado de β- folha. A espécie de um prion particular é codificada pela seqüência do gene cromossômico PrP do mamífero em que replicou por último. Ao contrário dos patógenos que carregam um genoma de ácido nucléico, os prions parecem decifrar propriedades especificas na estrutura terciária do PrPSc. 
Em 1930, a elevada incidência de CJD familiar em algumas famílias foi desvendada. Quase 60 anos passaram até que o significado desta descoberta fosse avaliado. CJD relembrou uma curiosa e rara doença neurodegenerativa de etiologia desconhecida durante esse período. Somente com transmissão da doença para os macacos seguida de inoculação de extratos cerebrais preparados de pacientes que morreram de CJD fizeram a história começar a ter solução. 
Uma vez que o CJD foi considerado uma doença infecciosa, relativamente pouca atenção foi prestada para a forma familiar da doença desde que a maioria dos casos não foram encontrados em famílias. É interessante especular como o curso da investigação científica teria progredido, pois os estudos de transmissão não tinham sido apresentados até que depois as lições genéticas moleculares foram identificadas. Tendo essa seqüência de eventos se espalhado, então o conceito de prion, que explica como uma só doença pode ter uma etiologia genética ou infecciosa, deveria ter recebido muito menos ceticismo.
Os estudos epidemiológicos projetados para identificar a fonte da infecção de CJD foram incapazes de identificar qualquer fator de risco de predisposição, porém alguns conjuntos geográficos foram encontrados. Judeus libaneses morando em Israel desenvolvem CJD aproximadamente 30 vezes mais freqüente que outros israelitas. Essa constatação alertou alguns investigadores a propor que os judeus libaneses teriam contraído CJD comendo cérebros de ovelhas infectadas levemente cozidos quando viveram em Trípoli antes de emigrarem. Subseqüentemente, em todos os pacientes judeus libaneses foram encontradas mutações no códon 200 do gene da proteína do prion (PrP).
O interesse do pesquisador no assunto começou com uma paciente que estava morrendo de CJD no outono de 1972. Naquele tempo, ele estava começando a residência de Neurologia e se impressionou pelo processo da doença que poderia matar sua paciente em dois meses, destruindo seu cérebro enquanto seu corpo permanecia inafetado por esse processo.  Nenhuma resposta febril, nenhuma leucocitose, nenhuma resposta imune humoral, e para ele disseram que ela estava infectada por um vírus fraco.
Slow vírus: esse termo foi inventado por Bjorn Sigurdsson em 1954 enquanto ele estava trabalhando na Islândia sobre scrapie e visna de carneiros. Cinco anos depois, William Hadlow sugeriu que o kuru, uma doença de Nova Guiné, era similar ao scrapie e assim, ele também foi causado por um slow vírus. Passaram alguns anos antes que a transmissibilidade do kuru fosse estabelecida pela passagem da doença para chimpanzés inoculados intracerebralmente. Assim como Hadlow tinha feito o pulo intelectual entre scrapie e kuru, Igor Klatzo fez uma conexão similar entre kuru e CJD. Em ambos os exemplos, esses neuropatologistas foram surpreendidos pelas similaridades claras na patologia microscópica do SNC que o kuru exibiu com o scrapie ou com o CJD. Em 1968, a transmissão do CJD aos chimpanzés após a inoculação intracerebral foi relatada.
PrPc é a proteína celular do prion; o PrPSc é sua isoforma patológica. Normalmente, PrP celular, denotada PrPC, é convertida em PrPSc através de um processo no qual a porção da sua estrutura α-hélice enrolada é redobrada em β- folha. Essa transição estrutural é acompanhada por profundas mudanças nas propriedades físico-químicas do PrP. A seqüência de aminoácidos do PrPSc corresponde àquela codificada pelo gene PrP do último mamífero no qual se replicou. Em contraste de patógenos com ácidos nucléicos no genoma que codificam propriedades específicas nos genes, prions decifram essas propriedades na estrutura terciária do PrPSc. Os estudos transgenéticos debatem que PrPSc age como um molde sobre o qual o PrPC é transformado em uma molécula nascente de PrPSc em um processo facilitado por outra proteína.
Mais de 20 mutações do gene PrP são conhecidas por causar a herança humana da doença causada por prions e significativas alterações genéticas foram estabelecidas por 5 dessas mutações. O conceito de prion explica como uma doença pode se manifestar tanto como hereditária quanto como infecciosa.
Resistência do agente do scrapie quanto à radiação: sua fascinação pelo CJD rapidamente se transferiu para o scrapie uma vez que ele aprendeu sobre os notáveis dados radiobiológicos que Tikvvan Alper e seus colegas tinham coletado nos agentes do scrapie. Esse agente acreditava-se que era extremamente resistente a inativação por UV e radiação ionizante, como foi posteriormente mostrado para o agente do CJD. A ele pareceu que a pergunta mais intrigante era a natureza química do agente do scrapie. Sugestões para a natureza do scrapie variam de pequenos vírus de DNA a fragmentos de membranas, de polissacarídeos a proteínas, a última delas eventualmente provada ser a correta.
Scrapie de carneiros e cabras possuem uma historia tão fascinante quanto o CJD. A resistência do agente do scrapie à inativação por tratamento com formol ou calor, os quais são comumente usados para produzir vacinas contra doenças virais, sugeriu que o agente do scrapie deveria ser diferente dos vírus comuns, mas isso se descobriu um tempo antes da estrutura dos vírus ser compreendida. Depois, essa resistência foi desmistificada como uma interessante observação de pouca importância desde que alguns vírus comuns podem sobreviver a tais tratamentos; certamente, esse não é um ponto de vista sem razão. Mais de duas décadas se passaram antes que novos relatos da extrema resistência do agente do scrapie para inativação por radiação fossem outra vez proclamados sobre patógenos infecciosos. Interessante é que os cientistas britânicos tinham discutido por muitos anos se o scrapie natural era uma doença genética ou infecciosa. Scrapie, como kuru e CJD, produziu a morte do anfitrião sem nenhum sinal de resposta imunológica para um “agente infeccioso estranho”.
Seu estudo inicial focou nas propriedades de sedimentação da infectividade do scrapie em baços e cérebros de ratos. Desses estudos, concluiu que interações hidrofóbicas foram responsáveis para o comportamento físico não-ideal da partícula do scrapie. Tais resultados demandam novos adventos e melhores ensaios.
Atividade biológica: como o número de hipóteses sobre a natureza molecular do agente do scrapie começou a exceder o numero de laboratórios trabalhando no problema, a necessidade de novos adventos experimentais tornou-se evidente. A maior parte dos dados disponíveis das propriedades do scrapie tinha sido apanhado em cérebros de camundongos com sinais clínicos de scrapie. Esses ratos tinham sido inoculados 4-5 meses antes com o scrapie originado em carneiros, mas que tinham passado várias vezes por camundongos. Tipicamente, 60 camundongos são necessários para determinar a tiragem de uma única prova. Esse lento, tedioso e caro sistema desencoraja investigações sistemáticas.
Embora a transmissão do scrapie para camundongos tenha liderado uma nova era de pesquisa, 1,5-2 anos de intervalo entre projetar o experimento e obter os resultados desencorajou estudos seqüenciais. Raramente, os resultados de uma etapa do experimento foram utilizados como um fundamento para a próxima e assim por diante. Além disso, o grande número de camundongos necessário para medir a infectividade em uma única prova preveniu estudos onde muitos experimentos foram realizados em paralelo. Este problema encorajou a publicação inconseqüente de resultados experimentais. 
Em 1972, quando Prusiner se tornava enfeitiçado pela enigmática natureza do scrapie, pensou que o caminho mais direto para determinar a estrutura molecular do scrapie fosse a purificação. Felizmente, ele não apreciou a magnitude daquela tarefa embora tivesse considerável experiência e treinamento na purificação de enzimas. Enquanto muitos estudos tinham sido realizados para investigar a natureza físico-química do scrapie usando o sistema final de titulação do camundongo, poucas investigações sistemáticas foram realizadas nas características fundamentais da partícula do scrapie infeccioso. De fato, 12 anos após a introdução do camundongo vivo, havia poucos dados do comportamento da sedimentação da partícula do scrapie. Desde que centrifugações diferenciais foram freqüentemente úteis, como passo inicial na purificação de inúmeras macromoléculas, algum conhecimento das propriedades da sedimentação do scrapie para definir condições pareceu obrigatório. 
Tempo de ensaio de incubação em hamsters: ante estes assustadores problemas logísticos, a identificação de um inoculador que produz scrapie no hamster dourado da Síria em aproximadamente 70 dias depois da inoculação intracerebral provou ser um avanço importante uma vez que o tempo de incubação analisado foi desenvolvido. Em estudos anteriores, hamsters da Síria foram inoculados com prions, mas a passagem seqüencial com um curto tempo de incubação não foi relatada. 
O tempo de incubação do ensaio capacita o desenvolvimento de esquemas da efetiva purificação para enriquecer frações para infecção do scrapie. Ele fornece meios para avaliar quantitativamente aquelas frações que foram enriquecidas para infectar e aquelas que não foram.  Tais estudos guiaram especialmente rápido para o desenvolvimento de um protocolo para separar scrapie infeccioso das demais proteínas e ácidos nucléicos 
O conceito de prion: como dados reproduzidos começaram a acumular indicações que o scrapie infeccioso poderia ser reduzido por procedimentos que hidrolisavam ou modificavam proteínas, mas eram resistentes a procedimentos que alteravam ácidos nucléicos, inúmeras hipóteses sobre a arquitetura molecular do scrapie começaram a emergir. Esses dados estabeleceram, pela primeira vez, que uma macromolécula particular foi requisitada para infecção e que essa macromolécula era uma proteína. Os achados experimentais incentivaram novas observações sobre resistência do scrapie para radiação UV em 250 nm33, nela os 4 procedimentos diferentes usados para investigar por ácido nucléico são baseados em princípios físicos que são independentes do dano da radiação UV.
Uma vez que a necessidade de uma proteína para infecção foi estabelecida, Stanley pensou que era apropriado dar ao patógeno infeccioso do scrapie um nome provisório que iria distingui-lo de vírus e viroses. Depois de algumas contemplações, ele sugeriu o termo prion. Naquele tempo, ele definiu prions como partículas de proteínas infecciosas que resistem a inativação pro procedimentos que modificam ácidos nucléicos. Ele nunca imaginou a reação irada de alguns cientistas sobre o trabalho dos prions.
Definições atuais: talvez, a melhor definição atualmente trabalhada de um prion é uma proteína contagiosa em forma de partícula que tem falta de ácido nucléico. Porque uma riqueza do dado suporta o ponto de vista que os prions scrapie são compostos totalmente de uma proteína que adota uma conformação anormal, isto não é irracional para definir prions como proteína contagiosa. Mas Stanley se apressa a adicionar que eles ainda não conseguiram eliminar um pequeno ligamento amarrado a PrPSc como um essencial componente da partícula contagiosa do prion. De uma ampla perspectiva, prions são elementos que comunicam e propagam variabilidades conformacionais.
Embora PrPSc seja o único componente da partícula infecciosa do prion, esse único patógeno compartilha várias características fenotípicas com outras entidades infecciosas como os vírus. Porque algumas características das doenças causadas por prions e por vírus são similares, alguns cientistas têm dificuldade em aceitar a existência de prions enquanto inúmeros dados científicos suportam esse conceito.
ATUALIDADES:
Uma nova descoberta da bioquímica Yraima Cordeiro, do Departamento de Fármacos da Universidade Federal do Rio de Janeiro, observou a interação do prion com moléculas de DNA que leva a proteína a adquirir uma nova forma, a qual seria responsável pela indução da doença. A hipótese de Prusiner, aceita até hoje, é de que a proteína  adquire a forma indutora da doença  por meio de uma conversão espontânea. O trabalho de Yraima foi intitulado de Estudos Biofísicos e Funcionais da Interação da Proteína do Prion com Ácido Nucléico e Glicosaminoglicanas .O que há de pioneiro na pesquisa empreendida por ela é a proposta de que a interação ácido nucléico/prion pode ter relevância biológica no processo de conversão do prion e de que a hipótese proposta por Prusiner (proteína como único agente causador) pode não ter verdade absoluta. O grupo propõe que outros fatores (no caso, uma molécula de ácido nucléico) podem auxiliar ou catalisar essa conversão. A abordagem de Prusiner postula que somente a proteína prion é a responsável pela deflagração da doença. Yraima não quer desmerecer essa hipótese, mas sim adicionar a idéia de que provavelmente exista um co-fator biológico que possa acelerar esse processo. 

CONCLUSÃO:
A instituição do Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina procurou homenagear aqueles cientistas que dedicaram grande parte de sua vida aos estudos e proporcionar incentivo para o desenvolvimento de pesquisas relacionadas a práticas médicas e fisiológicas. Stanley Ben Prusiner foi um pesquisador de suma importância para o conhecimento científico, pois descobriu o causador das doenças neurodegenerativas, indo de encontro a muitos estudos que refutavam sua teoria. Com a denominação do termo prion e seu descobrimento como a causa de inúmeras patologias até então desconhecidas, introduziu na área científica uma possibilidade de entendimento da fisiologia e da ação dessas proteínas, contribuindo, assim, para esse importante avanço na área neurológica.

BIBLIOGRAFIA:
www.nobelprise.org.br
www.wikipedia.org
www.saude.hsw.com.br
www.mundobio.t5.com.br
http://ich.unito.com.br/controlPanel/materia/view/1830
http://pt.wikipedia.org/wiki/Stanley_B._Prusiner
http://www.editorasaraiva.com.br/eddid/CIENCIAS/biblioteca/artigos/nobel.html