SÃO PAULO — A curiosidade sobre como algas unicelulares se movimentam em direção à luz levou Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel ao Nobel de Medicina. O trabalho dos cientistas deu origem à optogenética, técnica que permite controlar a atividade de neurônios com estímulos luminosos.
A pesquisa começou com estudos sobre a alga verde Chlamydomonas, na década de 1960. Os organismos apresentam fototaxia, movimento em direção à luz. Hegemann investigou como essas células realizavam esse processo e identificou uma proteína de membrana capaz de abrir canais para a passagem de íons, produzindo um sinal elétrico quando estimulada pela luz.
Da alga aos neurônios
Hegemann e Nagel isolaram o gene responsável pela canalrodopsina e o inseriram em óvulos de rãs do gênero Xenopus. As células passaram a responder a estímulos luminosos.
A etapa decisiva foi levar esse mecanismo para células neuronais. No início dos anos 2000, Deisseroth e sua equipe, na Universidade Stanford, fizeram testes com ratos em laboratório. Fibras ópticas direcionadas a áreas específicas do cérebro produziram respostas comportamentais em animais geneticamente modificados com canalrodopsina.
Para Bruss Lima, biólogo e pesquisador da UFRJ, o método aproximou a atividade de circuitos neurais de comportamentos específicos. A técnica permite direcionar proteínas para determinados circuitos e controlar respostas em milissegundos.
A optogenética combina luz e genética para controlar processos biológicos. Américo Tavares Ranzani, físico e pesquisador do Cnpem, explica que os fotorreceptores absorvem luz e transformam esse estímulo em uma resposta biológica. No caso reconhecido pelo Nobel, as proteínas controlam a passagem de íons pelas membranas.
Precisão no estudo do cérebro
O uso de feixes de luz permite estimular regiões específicas do cérebro e definir com precisão o momento e a duração da ativação. Para Cristiane Furini, neurocientista e professora da PUCRS, a técnica também possibilita ativar ou inibir grupos específicos de neurônios.
Esse controle ajudou a testar a relação entre a atividade de circuitos neurais e a expressão de comportamentos. Antes, a neurociência identificava regiões do cérebro ligadas a determinadas funções, mas tinha dificuldade para demonstrar se a atividade de neurônios específicos gerava essas respostas.
A descrição da estrutura tridimensional da canalrodopsina também foi apontada como avanço para a biofísica. A proteína de membrana torna mais complexa a aplicação de técnicas como a cristalografia.
A técnica já tem aplicações terapêuticas para restaurar parcialmente a visão de pacientes com retinite pigmentosa. Cristiane Furini afirma que o Brasil tem competência científica, mas enfrenta o desafio de manter as condições necessárias para acompanhar e contribuir com a pesquisa internacional em neurociência.
