Equipe XENON1T define limites

Investigadores do Weizmann participam da busca mais sensível por matéria escura até hoje

O Dr. Ran Budnik e sua equipe no Instituto Weizmann de Ciência se juntaram a 165 investigadores de 27 institutos de pesquisa ao redor do mundo que trabalham no experimento XENON1T. Este experimento é, de longe, o mais sensível em busca da matéria escura, e os resultados que eles relataram esta semana estabeleceram um limite rigoroso sobre a possível massa de partículas que podem compor a elusiva matéria escura. Após esses resultados, com base num tanque contendo mais de uma tonelada de xenônio líquido e dados coletados em cerca de um ano, a equipe de pesquisa está planejando um experimento ainda maior e mais sensível – o XENONnT – para 2019.

Acredita-se que toda a matéria seja composta por 83% de matéria escura, mas é invisível para nós, pois não emite luz e a sua interação com a matéria comum é muito fraca. Um dos candidatos para a matéria escura é um componente denominado WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), que significa "partículas massivas que interagem fracamente". O XENON1T tem estado na vanguarda da pesquisa por WIMPs. Num laboratório subterrâneo profundo no INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, na Itália, o detector de xenônio espera por um sinal que relataria a interação de um WIMP com um átomo de xenônio. Isto seria um pequeno lampejo de luz de cintilação e um número reduzido de elétrons ionizados, que por sua vez emitem pequenos clarões.

Budnik e sua equipe do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica (Particle Physics and Astrophysics Department) do Instituto trabalharam nos sistemas de controle do equipamento XENON1T, respectiva calibração, interpretação e análise estatística. 

Desde o primeiro experimento, em 2005, a colaboração XENON aumentou a potencial massa alvo de 5 kg para 1300 kg, também reduzindo a interferência de fundo por um fator de 5000. A mais recente iteração aumentará quatro vezes o alvo, e também reduzirá a interferência de fundo novamente por um fator de dez. "Como a configuração do XENON1T é tão exata", diz Budnik, "o fato de nenhum evento de fundo ter sido detectado na região mais pura do detector significa que agora podemos estabelecer um limite sobre as interações de WIMPs com a matéria comum. O novo detector nos permitirá procurar essas partículas em um intervalo que ainda não pode ser observado."

Dr. Budnik ocupa a cadeira de desenvolvimento profissional Aryeh e Ido Dissentshik

O corpo sabe melhor: um mecanismo de cura natural para doença inflamatória intestinal

As constatações sugerem que aumentar os sinais em algumas células e não em outras poderá inclusive ajudar no tratamento do câncer do cólon

Tratar doenças inflamatórias do intestino é extremamente desafiador: tanto os genes quanto os micróbios intestinais e a função imunológica interrompida contribuem para isso. Investigadores do Instituto Weizmann de Ciência estão propondo uma maneira de contornar essa complexidade. Num estudo com camundongos, publicado na revista científica Cell Reports, eles descobriram uma maneira de desencadear um mecanismo de defesa natural que estimula o próprio corpo a aliviar  a inflamação intestinal.

O estudo, conduzido pela veterinária Dra. Noa Stettner, que também é aluna de doutorado no laboratório da Dra. Ayelet Erez no Departamento de Regulação Biológica (Biological Regulation Department), concentrou-se no óxido nítrico (nitric oxide, NO), uma molécula sinalizadora envolvida em diversos processos biológicos. Há muito que os cientistas tentam determinar qual papel que o NO desempenha em condições inflamatórias como a doença de Crohn e a colite ulcerativa, mas o NO aliviou a inflamação intestinal em algumas circunstâncias e promoveu-a em outras.

Os investigadores do Weizmann avançaram a hipótese de que as constatações paradoxais poderiam surgir porque o NO afeta de maneira distinta diferentes tipos de células no intestino. Eles manipularam geneticamente camundongos para bloquear a produção de NO exclusivamente em tipos de células específicos: nas células que compõem o revestimento interno do intestino ou nas células do sistema imunológico. Foi constatado que os sintomas de uma doença semelhante à colite pioraram quando a síntese de NO foi bloqueada nas células do intestino; mas melhoraram quando o NO foi bloqueado nas células do sistema imunológico, particularmente em grandes células chamadas macrófagos.

Os cientistas concluíram que, se as doenças inflamatórias intestinais forem tratadas através do aumento dos níveis de NO, isso pode causar efeitos colaterais nas células fora do revestimento intestinal. Stettner, com a ajuda de colaboradores do Instituto Weizmann e de outras instituições, decidiu desenvolver um método para aumentar a produção de NO apenas nas células do revestimento intestinal.

Tomaram como base a descoberta anterior de Erez de que uma enzima chamada ASL é responsável pela produção do aminoácido arginina, a matéria-prima a partir da qual o corpo fabrica o NO. Os investigadores se concentraram em duas substâncias naturais: a fisetina, existente em maçãs, caquis e morangos, que aumentam os níveis da ASL, e a citrulina, existentes na melancia, beterraba e no espinafre, que aumentam a atividade da ASL.

Os dois suplementos, quando administrados em conjunto, promoveram a produção de NO exclusivamente nas células do revestimento interno do intestino. O mais importante foi que, em camundongos, os sintomas de uma doença inflamatória no intestino melhoraram significativamente.

O tratamento também teve um efeito benéfico no câncer do cólon, que é conhecido por agravar em caso de inflamação do intestino. Em camundongos com tumores do cólon, a inflamação intestinal atenuou, e os tumores reduziram em número e tamanho após a administração dos suplementos.

Se esta abordagem for capaz de aumentar os níveis de NO nas células do revestimento interno em humanos, poderá ajudar no tratamento de doenças intestinais inflamatórias − e, potencialmente, inclusive do câncer do cólon. O fato de a abordagem usar suplementos nutricionais de venda livre deverá facilitar a sua implementação.

Os colaboradores desta pesquisa incluíram: Julia Frug, Dr. Alon Silberman, Dra. Alona Sarver e Dra. Narin N. Carmel-Neiderman do Departamento de Regulação Biológica; Dra. Chava Rosen, Dra. Biana Bernshtein, Dra. Shiri Gur-Cohen, Dra. Meirav Pevsner-Fischer, Dr. Niv Zmora e Prof. Steffen Jung do Departamento de Imunologia; Dra. Raya Eilam, Dra. Inbal Biton e Prof. Alon Harmelin do Departamento de Recursos Veterinários; Dr. Alexander Brandis do Departamento de Ciências da Vida; Dra. Keren Bahar Halpern do Departamento de Biologia Celular e Molecular; Dr. Ram Mazkereth, da Universidade de Tel Aviv; Dr. Diego di Bernardo e Dr. Nicola Brunetti-Pierri da Universidade Federico II em Nápoles, Itália; Dra. Gillian Dank, da Universidade Hebraica de Jerusalém; e Dr. Murali Premkumar e Dr. Sandesh C.S. Nagamani, do Baylor College of Medicine em Houston, Texas.

A pesquisa da Dra. Ayelet Erez é apoiada pela Fundação Adelis; Fundação Rising Tide; o Fundo da Família Comisaroff; Fundo Irving B. Harris para novas direções em pesquisas sobre o cérebro; e o Conselho Europeu de Investigação. A Dra. Erez é a encarregada da Cadeira de Desenvolvimento Profissional Leah Omenn.

Legenda da imagem:

Corte transversal do revestimento interior de um intestino humano adjacente a um tumor cancerígeno.  A enzima ASL (vermelha-acastanhada), que ajuda a fabricar o óxido nítrico, encontra-se acumulada em quantidades excepcionalmente altas nas células do revestimento, provavelmente numa tentativa de aliviar a inflamação que ocorre frequentemente no intestino de pacientes com câncer do cólon.

Transmitir à geração seguinte graças ao Perach

Ao escrever sua tese de doutorado, Emil (Emanuel) Eidin, um estudante do Departamento de Ensino de Ciências do Instituto Weizmann de Ciência, começou a pensar nas pessoas que ele gostaria de agradecer na seção de agradecimentos, na parte final da tese. Ele decidiu que algumas das pessoas a quem agradecer seriam os mentores do Perach que o ajudaram quando era criança. Perach é um programa nacional de orientação estabelecido há mais de 40 anos no Instituto Weizmann, no qual estudantes universitários orientam individualmente as crianças desfavorecidas ou com dificuldades escolares. Eidin não se lembrava dos sobrenomes dos mentores que haviam trabalhado com ele, então enviou um e-mail para os escritórios do Perach na esperança de que alguém encontrasse seus antigos mentores.

O e-mail foi publicado no Facebook, onde se tornou viral. E a equipe do Perach encontrou Ra'anan Parpari, o mentor que Eidin lembra de lhe ter mostrado novos mundos ao dar-lhe um livro. O livro foi Hobbit, de J.R.R. Tolkien, que apresentou o mundo da fantasia ao garoto solitário. Os dois começaram a se comunicar pelo Facebook e acabaram se encontrando pessoalmente.

Na escola primária, Eidin era uma "criança problemática", cujas notas eram entre médias a baixas. A reunião foi emotiva: Eidin contou a Parpari o quanto sua ajuda e apoio significaram para ele. "Eu vivia num mundo de LEGO, música e livros de Sherlock Holmes", declarou. "Mas na escola, se suas notas não são boas o suficiente, então você não é bom o suficiente. Parpari conseguiu me enxergar, e ver uma pessoa além das minhas notas. E a porta que ele abriu para mim no mundo da fantasia realmente influenciou na minha decisão de entrar para a ciência." Parpari se lembra de Emil como uma criança simpática e educada, que se sentia isolada. Ele ajudava com a lição de casa, mas eles também jogavam jogos de fantasia juntos, conversavam e saíam para caminhar.

Quando Eidin estava na faculdade, ele voltou ao Perach, desta vez para trabalhar como mentor. "Nossa esperança", dizem ambos, "é que os professores que lerem a nossa história se sintam inclinados a olhar para os seus alunos de uma maneira um pouco diferente, e que mais alunos universitários se sintam inspirados a se juntar ao Perach. Foi por isso que concordamos em contar a nossa história." 

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Esquerda: instalação do XENON1T; centro: dentro da blindagem de água; direita: parte do detector

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165 investigadores de 27 institutos de pesquisa ao redor do mundo trabalham no experimento XENON1T

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Corte transversal do revestimento interior de um intestino humano adjacente a um tumor cancerígeno. A enzima ASL (vermelha-acastanhada), que ajuda a fabricar o óxido nítrico, encontra-se acumulada em quantidades excepcionalmente altas nas células do revestimento, provavelmente numa tentativa de aliviar a inflamação que ocorre frequentemente no intestino de pacientes com câncer do cólon

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"Nossa esperança é que os professores que lerem a nossa história se sintam inclinados a olhar para os seus alunos de uma maneira um pouco diferente"

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(da esquerda para a direita) Ra’anan Parpari e Emanuel (Emil) Eiden