A optogenética emerge como poderosa ferramenta para estudar o funcionamento cerebral.
Revista Scientific American - por Gary Stix
Em 1979, Francis Crick, renomado codescobridor da estrutura do DNA, publicou um artigo em SCIENTIFIC AMERICAN que detalhou uma lista de técnicas necessárias para aprimorar a compreensão de como o cérebro processa informações. No alto da lista figurava um método para obter o controle sobre grupos específicos de neurônios "que deixassem os outros mais ou menos inalterados".
Nos últimos anos, o sonho de Crick começou a se materializar graças a uma sofisticada combinação de fibras ópticas e engenharia genética. O advento da chamada optogenética chegou a despertar a atenção pública devido à sua capacidade de alterar o comportamento animal. Um grupo de pesquisas demonstrou como uma luz infiltrada no cérebro de um rato pode fazer com que ele gire em círculos sem parar. Outros conseguiram estancar o movimento de minhocas com luz amarela e fazer moscas zunirem pelo ar quando expostas a uma luz azul. Façanhas como essas suscitaram até uma piada do comediante Jay Leno, em seu programa The Tonight Show. Em 2006, Leno apresentou um clipe em que fingia estar orientando uma mosca por "controle remoto" para importunar o então presidente George W. Bush.
De fato, controlar um subordinado ou um cônjuge com um indicador a laser intensificado pode ser essencial para a visão futurística da ficção científica ou do estranho humor noturno. Na realidade, a optogenética despontou como a mais importante tecnologia para ajudar a compreender o incrivelmente complexo circuito cerebral dos mamíferos. A nova técnica já forneceu indicações de como uma conexão neural defeituosa pode estar vinculada a disfunções mentais, como a doença de Parkinson e a esquizofrenia.
Um acontecimento inspirador, que despertou amplo interesse neurocientífico, ocorreu em 2005, quando Karl Deisseroth e seus colegas da Stanford University e do Instituto Max Planck de Biofísica, em Frankfurt, demonstraram como um vírus pode ser utilizado para levar o gene fotossensitivo chamado canal-rodopsina-2 a conjuntos específicos de neurônios de mamíferos. Uma vez equipados com o gene (extraído de algas de viveiros), os neurônios se ativaram quando expostos a pulsações de luz. Um dos desejos de Crick podia ser eliminado: esse experimento e outros subsequentes mostraram como seria possível ativar ou silenciar neurônios selecionados, e não seus vizinhos, em milissegundos - a velocidade com que reagem normalmente. Desde então, centenas de laboratórios ao redor do mundo adotaram a técnica de Deisseroth.
Psiquiatra que além de tudo atende pacientes uma vez por semana, Deisseroth, de 38 anos, entrou no campo da bioengenharia devido à sua frustração diante da inadequação das ferramentas disponíveis para pesquisar e tratar doenças mentais e disfunções neurodegenerativas. "Na psiquiatria, apliquei muitos tratamentos com estímulos cerebrais que foram significativamente prejudicados por falta de precisão. É possível estimular determinadas células-alvo, mas no processo todas as células vizinhas e indesejadas também são estimuladas", lamenta. Em vez de apenas observar os efeitos de uma substância ou um eletrodo enxertado, a optogenética aproxima os pesquisadores das causas fundamentais de um comportamento.
Desde 2005, o laboratório de Deisseroth em colaboração ocasional com importantes grupos neurocientíficos - criou um potente conjunto de ferramentas baseado na canal-rodopsina-2 e outras opsinas. Algumas delas acionam neurônios, outras os desligam ao ajustarem a abertura ou o fechamento de canais nas membranas celulares. A prestidigitação molecular também só pode manipular um subconjunto de neurônios ou controlar um circuito entre grupos de neurônios selecionados, por exemplo, no sistema lírnbico e outros no córtex. Deisseroth também refinou os métodos para fornecer os genes das opsinas. Em geral, eles são inseridos juntamente com DNA em um vírus, a fim de acioná-los.
Para ativar as opsinas o laboratório de Deisseroth prendeu diodos de laser a diminutos cabos de fibra óptica, que chegam às estruturas mais profundas do cérebro. Além das fibras ópticas, são implantados eletrodos que registram quando os neurônios respondem. "O que ocorreu no ano passado é que essas técnicas avançaram de algo interessante e útil em aplicações limitadas para algo generalizável para qualquer célula ou questão em biologia", explica.
Mais convincentes, porém, são os experimentos que demonstraram a relevância da optogenética na ciência básica e na medicina. Em outubro passado, Michael Häusser, da University College London, falou sobre um experimento optogenético em uma conferência da Sociedade para Neurociência, em Chicago. O estudo havia mostrado como 100 neurônios podiam acionar uma memória armazenada em um conjunto muito maior, de cerca de 100 mil neurônios. Com base nisso, Hausser sugeriu que a optogenética pode ser utilizada para compreender a formação da memória.