Optogenética: cientistas querem controlar os neurônios com a luz

Controlar o comportamento de um macaco com uma luz azul. Esse feito pode parecer esdrúxulo para quem não entende o seu significado. O estudo que apresentou esse resultado, publicado no dia 26 de julho, na revista Current Biology, abre caminho para uma análise mais acurada dos neurônios e, no futuro, para o tratamento de doenças neurológicas em seres humanos. Espera-se que a optogenética, como é chamada essa área, possa tratar mal de Parkinson, epilepsia, depressão, distúrbios obsessivos-compulsivos e outros problemas neurológicos.

O grande diferencial da optogenética é que a técnica permite a ativação de neurônios específicos do cérebro, o que pode contribuir para a identificação da raiz de diversas doenças mentais e apontar caminhos para sua cura. Mas ainda existe um longo caminho até lá. "Há muitos aspectos da técnica que precisam ser resolvidos: se é eficiente por período prolongado, se resulta efeitos colaterais, etc", afirma o primeiro autor do artigo, o belga Wim Vanduffel, PhD em ciências médicas e professor das escolas médicas de Harvard, nos Estados Unidos, e da KU Leuven, na Bélgica.

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Enquanto isso, a alteração comportamental de macacos com feixes de luz já se trata de um grande avanço. Os primatas analisados não deram um pulo orquestrado pela luz azul dos cientistas, porém, de forma mais sutil, apresentaram a reação esperada. Dois macacos haviam sido treinados para olhar em direção a uma tela quando recebessem determinado estímulo. Após a aceleração de seu circuito neuronal por meio do feixe de luz, eles realizaram a tarefa com maior agilidade. Antes, a optogenética havia tido resultados comportamentais apenas com animais menores, como camundongos.

A técnica

Esse controle neurológico por meio de uma luz não é fácil de ser explicado. Primeiramente, há que se considerar que o emissor de luz não é uma lanterna ou um aparelho comum, mas um pequeno cabo de fibra óptica. "Essencialmente, um feixe de luz incide sobre uma célula contendo material fotossensor, e as respostas elétricas resultantes da interação da luz com o material são observadas ou utilizadas para desencadear outros processos biológicos", escreve o físico Carlos Alberto dos Santos, professor visitante sênior da Universidade Federal da Integração Latino-americana, em artigo publicado pelo Instituto Ciência Hoje, entidade sem fins lucrativos que promove a divulgação científica.

Vanduffel dá mais detalhes: "Usa-se uma ferramenta genética (vírus) para inserir genes em células cerebrais. Os genes são transformados em proteínas específicas. No nosso caso, os genes vêm de organismos microbiais, e as proteínas são sensíveis à luz. As proteínas (chamadas de opsinas) surgem na membrana celular dos neurônios e, quando a luz as atinge, elas 'abrem', e íons (partículas carregadas) podem entrar na célula. A entrada de íons positivos leva à ativação do neurônio".

Da mosca ao macaco

Os primeiros experimentos da optogenética ocorreram em 2005, com moscas. O fisiologista austríaco Gero Miesenböck fez moscas pularem e voarem quando estimuladas por raios de luz. Em 2007, o psiquiatra americano Karl Deisseroth levou, com feixe de luz, um rato a sair correndo. Só em 2009 é que a técnica passou a ser utilizada em mamíferos de grande porte, quando o cientista americano Edward Boyden, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), realizou experimentos com um macaco-rhesus, embora ainda não conseguisse resultados comportamentais.

Do macaco ao ser humano

Após os resultados do novo estudo, a optogenética se configura como uma ferramenta de investigação neurológica ainda mais eficaz. "O trabalho de Vanduffel e colaboradores pode ser considerado o grande salto para a aplicação em humanos", considera Santos. "Apesar dessa expectativa, ainda existem muitos obstáculos tecnológicos, entre os quais podemos destacar o isolamento e a implantação de proteínas marcadoras, similares à proteína verde fluorescente (GFP, na sigla em inglês)".

O pesquisador belga, que passou dois anos trabalhando com primatas até obter os resultados desejados, também tenta frear previsões otimistas demais quanto ao uso da optogenética em seres humanos. "Neste momento, eu vejo isso como uma ferramenta maravilhosa adicionada ao repertório de ferramentas de pesquisa para os cientistas", diz Vanduffel. "Vamos poder lidar com algumas questões que antes não poderíamos. É a primeira vez que é possível ativar (ou silenciar, com diferentes opsinas) tipos celulares muito específicos no cérebro com resolução temporal muito alta. Poderemos estudar a função das células: qual é o seu papel?".

Muita luz ainda será necessária para que a optogenética evolua do macaco para o homem. No futuro, a técnica de controle de neurônios através da luz poderá ajudar a curar doenças como epilepsia, mal de Parkinson, dependência química e outras disfunções neurológicas. Para Vanduffel, esse tipo de avanço está muito distante. "Mas eu não tenho uma bola de cristal", admite.