Optogenética: Entenda a descoberta que levou o Nobel de Medicina
Nesta segunda-feira, dia 5 de outubro, quem levou o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina para casa foi o trio de pesquisadores Karl Deisseroth (professor de bioengenharia e ciências comportamentais na Universidade de Stanford), Peter Hegemann (professor sênior de neurociência da Universidade Humboldt de Berlim) e Georg Nagel (professor de fisiologia molecular e biofísica na Universidade de Würzburg, na Alemanha). O prêmio de 12 milhões de coroas suecas, o equivalente a R$ 6 milhões, deve ser dividido igualmente entre os três.
Eles criaram a optogenética, que promete revolucionar a neurociência. O nome rebuscado se refere a uma nova técnica em que células nervosas podem ser estudadas por meio da luz. Com ela, é possível ver, de forma inédita, como os neurônios moldam memórias, sentimentos e comportamento em um cérebro vivo. Isso abre uma série de novas possibilidades de estudo.
O começo desta história é a alga Chlamydomonas, um ser unicelular que possui um comportamento intrigante: nadar para se aproximar de uma fonte de luz. Georg e Peter decidiram começar a estudar a alga na década de 1990 e encontraram nela a proteína canalrodopsina, até então desconhecida.
Ela é uma das responsáveis pelo movimento da alga. Quando a proteína é iluminada, ela abre uma passagem que permite a entrada de íons, iniciando uma reação elétrica.
“Hegemann e Nagel perceberam que haviam feito uma descoberta revolucionária. Eles testaram a introdução do gene da canalrodopsina em células renais embrionárias humanas e em células renais de hamsters. As células tornaram-se fotossensíveis: quando expostas à luz, produziam um sinal elétrico”, escreve o prêmio Nobel.
Com isso, Karl entrou para o projeto para realizar uma série de experimentos com a proteína e transformá-la em uma técnica de estudo do cérebro.
Ele introduziu o material genético da canalrodopsina em algumas células e percebeu que todas elas passavam a ser sensíveis à luz. Nos anos 2000, a proteína chegou a ser introduzida em células nervosas de ratos cultivadas em laboratório, que também apresentavam um sinal nervoso após serem iluminadas. Depois, fizeram o mesmo em ratos vivos e obtiveram sucesso.
Após a inserção da proteína na célula, a luz é utilizada pelos pesquisadores para acionar neurônios específicos e observar a reação do cérebro. É um interruptor de neurônios que permite entender melhor as relações entre causa e efeito sobre a função de cada neurônio e sua interação com o restante do corpo. Com a optogenética, circuitos neurais podem ser identificados com mais facilidade, o que muda a forma de investigar o cérebro vivo.
“A forma como o cérebro governa sentimentos, comportamentos e funções corporais tem sido um mistério por muito tempo. No século XX, pesquisadores começaram a investigar quais áreas do cérebro afetam quais funções, mas os métodos utilizados impediam a comprovação de relações causais. A imagem que desenvolveram do cérebro era como um mapa esquemático, cheio de pontos de interrogação e incógnitas. Agora, tudo isso está mudando.” diz trecho de comunicado do Prêmio Nobel.
Apesar do reconhecimento da optogenética, ainda há muito a ser desenvolvido utilizando a técnica. Novas pesquisas buscam, por exemplo, utilizá-la para restaurar a visão de pessoas com deficiência. Além disso, o método permite estudar os neurônios envolvidos em problemas psiquiátricos e neurológicos.
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