Quando o time de Pesquisadores da Universidade de Stanford,
liderado por Karl Deisseroth cunhou o termo optognética (optos, luz) ninguém imaginaria que a técnica que utiliza feixes de
luz em comprimentos de ondas específicos para controlar processos celulares,
iria ser tão potente.
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| Esquema ilustrativo de neurônios, principais alvos de estratégias de optogenética. |
As primeiras técnicas de optogenética surgiram antes mesmo
da criação do termo. Muito menos sofisticadas, as técnicas se limitavam a
detecção de fluorescência, nada parecido com o que hoje sugere a técnica. Na
atualidade, a optogenética avançou muito. Na última década, se desenvolveram
muitas técnicas que fazem uso de ferramentas moleculares e de atuantes
sensíveis a luz, que estimulam neurônios específicos que foram alterados
geneticamente. Um estudo particularmente interessante foi esse:
· Em 2005, Lima e Miesenböck, uma dupla de
pesquisadores, conseguiu controlar, remotamente e de forma não invasiva, o
comportamento de Drosophila (mosca da
fruta) ao fotoestimular neurônios dopaminérgicos específicos moduladores de
atividade locomotora visando controlar o padrão de voo. Para isso, expressaram
em neurônios de dopamina, sob o controle do promotor do gene de tirosina
hidroxilase (enzima envolvida na via de produção de dopamina), um canal
catiônico não presente em Drosophila
(purinoreceptor ionotrópico P2X2). Ao iluminar as Drosophilas, previamente injetadas com um ligante inerte
sequestrado numa vesícula fotolábil, ocorreria então uma ativação dos neurônios
geneticamente programados para expressar o receptor. Como resultado desta
ativação específica, observaram-se alterações comportamentais nos padrões de atividade
locomotora das moscas da fruta, tal como tentativa de voo ou fuga, bater de
asas e saltos. De uma forma mais simplificada, usaram desencadeadores de
potenciais de ação geneticamente codificados que funcionam de acordo com um
mecanismo fotoquímico de chave e fechadura. Neste sistema, um potencial de ação
é iniciado na presença de um flash de luz que vai estimular um agonista (chave)
de receptores que vai levar à abertura dos respectivos canais num neurônio
geneticamente modificado para expressar esses canais (fechadura). Este método
revelou-se mais fácil de implementar e com uma maior resolução temporal devido
à sua natureza ionotrópica e uso de apenas 2 componentes: o purinoreceptor
ionotrópico e o seu agonista.
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| A cobaia com implante que envia luz em comprimento de onda específico para ativar uma região específica do cérebro em busca de efeito na resposta global do organismo, nesse caso, o padrão de movimento do animal. |
Observando os avanços recentes da técnica, projetam-se perspectivas cada vez maiores sobre as possibilidades que poderão ser
alcançadas num futuro próximo. Com esta técnica, talvez seja possível, um dia,
entender como o cérebro humano funciona. O potencial de cura para doenças
neurológicas, psiquiátricas, cegueira e muito mais pode estar atrás dessa
estranha palavra. Palavra essa que os biotecnologistas podem até não conhecer
agora, mas que usarão frequentemente em um futuro mais próximo que imaginam.
Fontes:
- Lima, S.Q.e G. Miesenbock. Remote control of behavior through genetically targeted photostimulation of neurons. Cell, 2005. 121(1):p.141-152. (Estudo citado)
- Optogenetics: Controlling the Brain with Light [Extended Version] Disponível em: <https://www.scientificamerican.com/article/optogenetics-controlling/> Acesso em: 18 maio 2017
- Eddy Krueger, Tiago Manczak, Edwing Martin Holguin Wilson, Wilson José da Silva, Percy Nohama. Optogenética e estimulação óptica neural: estado atual e perspectivas. Rev. Bras. Eng. Bioméd., 2012, vol.28, n.3, pp.294-307.
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