Uma Luz no Cérebro


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.

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