Métodos de imagem em Farmacologia

Código:

FTEC_14_05

Sigla:

MIF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
CNAEF	Ciências farmacêuticas

Ocorrência: 2023/2024 - 1S (de 11-09-2023 a 31-07-2024)

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Biomedicina
Curso/CE Responsável:	Programa Doutoral em Farmacologia e Toxicologia Experimentais e Clínicas

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
PDFTEC	3	Plano de Estudos em vigor	1	-	3	14	81

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Aprendizagem das bases das várias técnicas de imagem em biologia, do processamento dos sinais biológicos e do tratamento digital das imagens obtidas para estudar a relação entre a interação molecular, a função e a estrutura de células e tecidos.

Resultados de aprendizagem e competências

Diz-se que “uma imagem vale mais do que mil palavras”, mas esse valor aumenta significativamente no contexto da Farmacologia devido à possibilidade não só de visualizar as biomoléculas mas também de retirar informações quantitativas sobre o modo como interatuam usando a análise de imagem em tempo real de forma não invasiva. As técnicas de imagem cresceram exponencialmente em número e especificidade nas últimas três décadas. Devido a este facto, os métodos basados na imagem são hoje essências em todos os ramos das ciências biológicas. Os avanços tecnológicos dos equipamentos de imagem e o aparecimento de sondas virtualmente para todos os alvos moleculares humanos ou animais permitiu às técnicas de imagem ocuparem hoje um lugar fundamental na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos permitindo, em algumas circunstâncias, acelerar este processo.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Imagiologia de elevada resolução baseada na utilização de fluorocormos (microscopia de epifluorescência vs confocal) em organismos vivos. Instrumentação e meios de deteção de imagens em células vivas; curso prático de microscopia confocal: equipamento; deteção e identificação de proteínas marcadas com sondas fluorescentes (separação espetral); monitorização do tráfego de proteínas (FRET); técnicas de ligação específica usando ligandos fluorescentes; análise de sinais em células vivas (co-localização, reconstrução 3D, resolução temporal, deconvolução); captação de imagem de elevada velocidade durante a observação temporal em células e tecidos vivos. Imagiologia em células vivas: aplicação rápida de fármacos vs fotoactivação de biomoléculas; autofluorescência e fotodecaimento; identificação de alterações na dinâmica da membrana celular e exocitose de vesículas. Imagiologia de cálcio em célula única, uso de fluorocromos sensíveis à voltagem, tráfego vesicular usando fluorocromos. Microdissecção a laser e captura automática de amostras celulares (e.g. para biologia molecular, fusão celular e introdução de biomarcadores).

Bibliografia Obrigatória

RD Goldman & DL Spector; Live Cell Imaging: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York
R Yuste & A Konnerth; Imaging in Neuroscience and Development: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Introdução teórica e demonstrações práticas.
Curso de assistência obrigatória (±1 semana), com avaliação contínua e apresentação de relatórios práticos.

O desenvolvimento dos métodos de imagem aplicados ao estudo dos recetores in vivo e in vitro tem progredido rápida e paralelamente ao desenho de novos equipamentos e aplicações informáticas. Os recetores acoplados a proteínas G (GPCRs) são responsáveis por um grande número de sinais biológicos constituindo, por isso, os alvos preferenciais de mais de 50% dos medicamentos disponíveis. Os GPCRs continuam a ser um foco privilegiado para o desenvolvimento de novos compostos, particularmente de moléculas fluorescentes capazes de acompanhar a evolução das técnicas de estudo por imagem. Os estudantes terão a oportunidade de contactar com técnicas de fluorescência para avaliar a ligação específica, a ativação e a transdução de sinal (e.g. fluxos iónicos, segundos mensageiros solúveis, homo- e heterodimerização) resultantes da interação de um determinado ligando com o seu recetor específico (GPCR). Relativamente às restantes metodologias, os métodos de imagem permitem responder (muitas vezes em tempo real) às questões relacionadas com a identificação de uma determinada via de sinalização ativada por um GPCR, bem como saber como é que o sinal evolui nos diversos compartimentos subcelulares. Neste contexto, pode dizer-se que a utilização de ligandos marcados com sondas fluorescentes permite visualizar a interação do ligando com o seu recetor e, ainda, quantificar a resposta numa única célula; neste caso particular, o advento da microscopia confocal permitiu aumentar a precisão acerca do local de ligação de um único fármaco a uma determinada célula. Para além da quantificação de interação fármaco-recetor, as técnicas de imagem permitem ainda avaliar a libertação e captação de determinadas moléculas sinalizadoras (e.g. neurotransmissores, mediadores) cujo conhecimento encerra um enorme potencial de manipulação farmacológica. As estratégias de imagiologia molecular e celular não-invasivas permitem ainda avaliar com precisão espaciotemporal modificações da expressão génica. Ainda que indiretamente, muitas outras metodologias usadas na investigação farmacológica requerem a análise de imagem para se tornarem eficazes (e.g. blots, géis, fotomicrografias). Com o desenvolvimento da imagiologia em células vivas associada aos métodos de aquisição ultra-rápida da imagem é hoje possível visualizar sinais biológicos (e.g. resposta a fármacos) em tempo real. Em resumo, através dos exemplos práticos descritos procuraremos mostrar aos alunos que a imagiologia aplicada à descoberta de fármacos possibilita a análise da ligação ao seu local de ação e as vias de sinalização daí resultantes com elevada sensibilidade, resolução espacial e, mais recentemente, resolução temporal.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	40,00
Teste	30,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	40,00
Estudo autónomo	28,00
Frequência das aulas	14,00
Total:	82,00

Obtenção de frequência

Avaliação distribuída:

. Prática (6 valores): Frequência obrigatória (75% das aulas). Avaliação contínua pelo assistente.

 . Teórico-Prática (8 valores): Apresentação de seminários e discussão.

 . Teórica (6 valores): Mini-Teste de escolha múltipla (20 perguntas) e resposta curta (5 perguntas) e/ou exame oral (Dispensa da prova oral com aprovação final: >3/6 valores no mini-teste; prova oral obrigatória: 2-2,9/6.0 valores no mini-teste teórico).

Fórmula de cálculo da classificação final

[(Mini-Teste*30%)+(Teórico-Prática*40%)+(Prática*30%)]/100

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame oral.

Melhoria de classificação

Exame oral.