O nosso objetivo é desvendar os processos que regulam o tráfego membranar e compreender como é que a sua disrupção contribui para doenças humanas, com o objetivo de descobrir novos alvos e estratégias terapêuticas. Para isso, empregamos tecnologias de ponta, incluindo imagens de células vivas, microscopia confocal de super-resolução e uma ampla gama de metodologias de biologia molecular, bioquímica e biologia celular.
Um foco central de nossa investigação é o estudo de pequenas GTPases das famílias Rab e Arf, que pertencem à superfamília Ras e regulam todos os passos do tráfego membranar. Mutações em várias destas proteínas estão associadas a doenças que afetam várias organelos intracelulares, incluindo lisossomas e organelos relacionadas com lisossomas, como os melanossomas, destacando o seu papel fundamental na homeostase celular. Além disso, múltiplas proteínas Rab e Arf têm sido implicadas na progressão e invasão de vários tipos de cancro.
Ao elucidar os mecanismos moleculares subjacentes às vias de tráfego membranar reguladas pelas proteínas Rab e Arf, a nossa investigação visa fornecer uma compreensão mais profunda dos princípios fundamentais do tráfego membranar, compreender a etiologia das doenças e contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas inovadoras.
Projetos em Destaque
- Inibição da exocitose de lisossomas como estratégia terapêutica para impedir a progressão e metastização do cancro da mama
01/04/2022 – 31/03/2024
Liga Portuguesa Contra o Cancro/Terry Fox
O cancro da mama (CM) é o tipo de cancro mais comum entre as mulheres e a causa mais frequente de mortes por cancro. Em particular, o CM triplo negativo (CMTN) é o tipo de CM mais agressivo e com maior mortalidade. Apesar dos avanços recentes na deteção precoce e terapias, as metástases continuam a ser a principal causa de mortalidade nestes doentes. Por isso, o desenvolvimento de novas terapias para impedir a metastização é essencial para reduzir a mortalidade e morbilidade por CM. A exocitose de lisossomas é uma via intracelular subvertida pelas células cancerígenas para possibilitar a invasão e a progressão tumoral. Através da exocitose de lisossomas, as células cancerígenas secretam enzimas que degradam a matriz extracelular, possibilitando a angiogénese, a migração e a invasão celular. Existem evidências de que a exocitose de lisossomas está aumentada em células de CM invasivas, sugerindo que este processo pode ser manipulado para impedir a invasão de células de CM. Por isso, pretendemos inibir a exocitose de lisossomas como uma nova estratégia para impedir a invasão e metastização das células de CMTN. Para tal, propomos uma estratégia translacional na qual usaremos abordagens farmacológicas e genéticas para inibir a exocitose de lisossomas e confirmar a sua capacidade de impedir a invasão de células de CMTN, usando para isso modelos in vitro e in vivo. Desta forma, propomos uma abordagem ampla para explorar uma nova estratégia para impedir a invasão e metastização de CMTN, que também pode potencialmente aplicar-se a outros tipos de CM invasivo e ainda outros tipos de cancro. Isto representaria um grande avanço, pois o CMTN tem o prognóstico mais reservado e as mais altas taxas de morbilidade e mortalidade entre os tipos de CM, que permanecem refratárias às terapêuticas disponíveis.
Projetos
- NOVA cryoSkin – Sistemas eutéticos naturais para criopreservação de tecido cutâneo
Ignition Grant for Interdisciplinary Research at NOVA | Fundação Santander
Este projeto explora a criopreservação do NOVA Skin®, um modelo de epiderme e pele humana reconstruída que imita a arquitetura e a fisiologia da pele humana. O objetivo principal é validar sistemas eutéticos naturais (NADES) para preservar o modelo NOVA Skin®, mantendo a integridade do tecido pós-descongelamento, a viabilidade celular e a funcionalidade. Esta validação demonstrará uma solução sustentável, escalável e económica para o armazenamento de tecido cutâneo. Em última análise, o NOVA CryoSkin visa desenvolver soluções terapêuticas inovadoras para feridas e rpoblemas cutâneos, permitindo a preservação, a acessibilidade e a escalabilidade eficientes do modelo NOVA Skin®. A criopreservação do NOVA Skin® usando NADES pode revolucionar a preservação de tecido cutâneo, reduzindo a complexidade logística e os custos, ao mesmo tempo em que está alinhada com as metas de sustentabilidade. Portanto, os resultados deste projeto abrirão caminho para avanços futuros em engenharia de tecidos, medicina regenerativa e armazenamento em biobancos.
- Modulação da exocitose de lisossomas para impedir a progressão e a metastização do cancro de mama
Entre as mulheres, o cancro de mama (CM) é o tipo predominante e a causa mais comum de mortes por cancro. Em particular, o CM triplo negativo (CMTN) é o tipo mais agressivo e o que apresenta a maior mortalidade. Apesar dos avanços na detecção precoce e na terapia adjuvante, as metástases continuam a ser a principal causa de mortalidade nas pacientes. Portanto, o desenvolvimento de novas terapias para impedir a metastização é essencial para reduzir a mortalidade e a morbilidade por este tipo de cancro. A exocitose dos lisossomas é uma via intracelular subvertida pelas células cancerígenas para aumentar a invasão e a progressão das células cancerígenas. De facto, através da exocitose de lisossomas, as células cancerígenas secretam hidrolases que degradam a matriz extracelular, permitindo a angiogénese, a migração celular e a invasão. Nós e outros investigadores colecionámos evidências de que a exocitose dos lisossomas está aumentada em células CMTN invasivas, sugerindo que pode servir como alvo terapêutico para impedir a invasão de células CMTN. Por isso, temos como objetivo inibir a exocitose de lisossomas como uma nova estratégia para impedir a invasão e a metástase das células de CMTN. Isto representaria um grande avanço, visto que o CMTN apresenta o pior prognóstico e as maiores taxas de morbilidade e mortalidade entre os tipos de cancro de mama, que permanecem refratárias às opções terapêuticas disponíveis.
- Mecanismos moleculares de transferência e processamento de melanina por queratinócitos
Os melanócitos localizados na epiderme sintetizam o fotopigmento melanina e transferem-no para os queratinócitos vizinhos. A melanina protege as células da pele contra os danos induzidos pela radiação ultravioleta (UV), que podem levar ao aparecimento de cancros de pele. A síntese de melanina ocorre em organelos especializados chamadas melanossomas, que compartilham diversas características com os lisossomas e, portanto, são considerados organelos relacionados com lisossomas. Apesar do papel crucial da internalização e processamento de melanina pelos queratinócitos para a pigmentação da pele, as vias envolvidas permanecem em grande parte desconhecidas. Por isso, estamos a desvendar os mecanismos de processamento da melanina por queratinócitos que garantem a fotoproteção eficiente contra a radiação UV.
Publicações
- Neto MV, Hall MJ, Charneca J, Escrevente C, Seabra MC, Barral DC. Photoprotective Melanin Is Maintained within Keratinocytes in Storage Lysosomes. J Invest Dermatol. 2025 May;145(5):1155-1165.e3. doi: 10.1016/j.jid.2024.08.023.
- Ferreira A, Castanheira P, Escrevente C, Barral DC, Barona T. Membrane trafficking alterations in breast cancer progression. Front Cell Dev Biol. 2024 Mar 12;12:1350097. doi: 10.3389/fcell.2024.1350097.
- Bento-Lopes L, Cabaço LC, Charneca J, Neto MV, Seabra MC, Barral DC. Melanin's Journey from Melanocytes to Keratinocytes: Uncovering the Molecular Mechanisms of Melanin Transfer and Processing. Int J Mol Sci. 2023 Jul 10;24(14):11289. doi: 10.3390/ijms241411289.
- Cabaço LC, Bento-Lopes L, Neto MV, Ferreira A, Staubli WBL, Ramalho JS, Seabra MC, Barral DC. RAB3A Regulates Melanin Exocytosis and Transfer Induced by Keratinocyte-Conditioned Medium. JID Innov. 2022 Jun 21;2(5):100139. doi: 10.1016/j.xjidi.2022.100139.
- Cabaço LC, Tomás A, Pojo M, Barral DC. The Dark Side of Melanin Secretion in Cutaneous Melanoma Aggressiveness. Front Oncol. 2022 May 10;12:887366. doi: 10.3389/fonc.2022.887366.
- Moreiras H, Bento-Lopes L, Neto MV, Escrevente C, Cabaço LC, Hall MJ, Ramalho JS, Seabra MC, Barral DC. Melanocore uptake by keratinocytes occurs through phagocytosis and involves protease-activated receptor-2 internalization. Traffic. 2022 Jun;23(6):331-345. doi: 10.1111/tra.12843.
- Barral DC, Staiano L, Guimas Almeida C, Cutler DF, Eden ER, Futter CE, Galione A, Marques ARA, Medina DL, Napolitano G, Settembre C, Vieira OV, Aerts JMFG, Atakpa-Adaji P, Bruno G, Capuozzo A, De Leonibus E, Di Malta C, Escrevente C, Esposito A, Grumati P, Hall MJ, Teodoro RO, Lopes SS, Luzio JP, Monfregola J, Montefusco S, Platt FM, Polishchuck R, De Risi M, Sambri I, Soldati C, Seabra MC. Current methods to analyze lysosome morphology, positioning, motility and function. Traffic. 2022 May;23(5):238-269. doi: 10.1111/tra.12839.
- Hall MJ, Lopes-Ventura S, Neto MV, Charneca J, Zoio P, Seabra MC, Oliva A, Barral DC. Reconstructed human pigmented skin/epidermis models achieve epidermal pigmentation through melanocore transfer. Pigment Cell Melanoma Res. 2022 Jul;35(4):425-435. doi: 10.1111/pcmr.13039.
- Escrevente C, Bento-Lopes L, Ramalho JS, Barral DC. Rab11 is required for lysosome exocytosis through the interaction with Rab3a, Sec15 and GRAB. J Cell Sci. 2021 Jun 1;134(11):jcs246694. doi: 10.1242/jcs.246694.
- Moreiras H, Seabra MC, Barral DC. Melanin Transfer in the Epidermis: The Pursuit of Skin Pigmentation Control Mechanisms. Int J Mol Sci. 2021 Apr 24;22(9):4466. doi: 10.3390/ijms22094466.
Prémios e Distinções
- And Rita Rodrigues - Melhor poster, NMS Research Symposium, 6-7 de outubro de 2025
- Cristina Demelas - European Society for Pigment Cell Research (ESPCR) Travel Award (Erlangen, Germany, 25-27 de setembro de 2025)
- Mariana Feliciano - 4º Congresso de Investigação do Hospital da Luz, 26 de maio de 2025
Colaborações
- Miguel Seabra, NOVA Medical School, Universidade NOVA de Lisboa
- Marta Pojo, Instituto Português de Oncologia de Lisboa Francisco Gentil (IPOLFG)
- Jacinta Serpa, NOVA Medical School, Universidade NOVA de Lisboa e Instituto
- Português de Oncologia de Lisboa Francisco Gentil (IPOLFG)
- Ana Rita Duarte, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade NOVA de Lisboa
- Helena Barroso, Escola Superior de Saúde Egas Moniz
- Chiara Di Malta, Telethon Institute of Genetics and Medicine, Italy
- Michal Sarna, Jagiellonian University, Poland
- André Marques, Sea4Us