Linhas gerais de atuação do PPBE em pesquisa e ensino
1. Bioengenharia Molecular, Celular e Tecidual
Esta linha de pesquisa investiga as respostas celulares (celulas animais e vegetais) à química e à mecânica do meio extracelular. Os docentes-orientadores associados a esta linha desenvolvem pesquisas nos seguintes temas:
i) Estudos de biologia sistêmica utilizando ferramentas para análise de genômica funcional, de estrutura e ultra-estrutura celulares, bem como de bioquímica da fisiologia celular. Os modelos atualmente estudados são protozoários parasitas e de vida livre, insetos vetores de endemias e células de mamíferos. Esses temas de pesquisa são desenvolvidos no âmbito do Departamento de Engenharia de Biossistemas da UFSJ.
ii) Estudos genético-moleculares, fisiológicos e morfológicos visando a identificação de genes e mecanimos de tolerância a estresses abióticos, resistência a estresses bióticos e caracterização de produção de plantas, para manipulação de genótipos via transgenia e/ou seleção assistida. Esses temas de pesquisa são desenvolvidos no Núcleo de Biologia Aplicada da EMBRAPA Milho e Sorgo (Sete Lagoas, MG), e está integrada a Bioengenharia Ecológica, uma vez que os genótipos mais adpatados e produtivos são fundamentais para o estabelecimento de sistemas agropecuários sustentáveis.
2. Bioengenharia Neuronal
A investigação do comportamento conjunto de neurônios e glias que constituem os tecidos neuronais, segundo uma determinada arquitetura, é o objetivo central dessa linha de pesquisa. Procurando o entendimento das funções cerebrais, a linha de pesquisa toma como objetos e modelos estratégicos de investigação os fenômenos da epilepsia e da depressão alastrante. Passíveis de reprodução experimental, com modelos induzidos "in vivo" ou "in vitro", esses fenômenos podem ser monitorados e quantificados. Para entender seus mecanimos básicos, técnicas eletrofisiológicas e de imagens têm sido desenvolvidas ou aprimoradas, assim como têm sido desenvolvidos modelos computacionais que simulam, por equações matemáticas, os tecidos cerebrais e suas atividades.
A análise comparativa dos registros experimentais com simulações computacionais permite desvendar e prever mecanismos celulares e teciduais, a partir de neurônios e glias, dissociados de regiões específicas do cerebro. Esse tipo de análise tem se revelado como uma metodologia valiosa para avaliar a composição mínima necessária dos tecidos nervosos que lhes conferam características essenciais à indução e sustentação desses fenômenos. Estratégias de obtenção de novos tecidos neuronais são também muito promissoras: i) deleção ou inclusão genética, para o estudo do efeito de determinados componentes teciduais sobre a funcionalidade do tecido e ii) cultura de tecidos neuronais, utilizando técnicas de engenharia de biotecidos.
3. Bioengenharia Ecológica
A Bioengenharia de Sistemas Ecológicos ou Bioengenharia Ecológica, visa à manipulação de ecossistemas naturais e agropecuários, terrestres ou aquáticos, Ela planeja, monitora, recupera, modifica ou constrói um ecossistema através de interferências em processos e arranjos estruturais no seus sistemas integrantes, tais como comunidades bióticas, populações, organismos, sistemas fisiológicos, celulares e até biomoleculares. Sua abordagem é essencialmente interdisciplinar e apóia-se no princípio de que o funcionamento de cada biossistema é o resultado de interações nos seus sistemas subjacentes.
Associam-se à Bioengenharia Ecológica: [1] a restauração de ecossistemas naturais que foram perturbados por atividades antrópicas globais e locais, como a alteração nos ciclos biogeoquímicos, poluição e o uso da terra e [2] o desenvolvimento de sistemas produtivos ecologicamente sustentáveis, como os sistemas agrícolas, florestais e de produção animal. A Bioengenharia Ecológica cobre tópicos específicos tão diversos como [a] a manipulação de habitat para controle de pragas e produção agropecuária sustentável, [b] a reconstrução e a restauração de áreas degradadas, [c] a exploração, o manejo e a conservação de ecossistemas terrestres e aquáticos, bem como [d] a minimização dos efeitos de atividades antrópicas sobre ecossistemas naturais.
A Bioengenharia Ecológica, na presente proposta, visa promover o desenvolvimento de novas tecnologias de manipulação de sistemas ecológicos naturais e agropecuários, mas pretende, também, promover avanços no conhecimento fundamental do funcionamento desses sistemas em seus diversos níveis hierárquicos de organização. Nesse contexto, a linha de pesquisa objetiva o desenvolvimento de novas técnicas voltadas [a] à recuperação e manejo de ecossistemas naturais impactados e [b] à implementação de sistemas agropecuários ecológica e economicamente sustentáveis.