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A pesquisa do cérebro ganha impulso com os mosquitos

Novas versões de proteínas sensíveis à luz podem iluminar os cantos escuros das vias de comunicação do nosso cérebro.

Uma proteína encontrada em um mosquito pode levar a uma melhor compreensão do funcionamento de nosso cérebro? O professor Ofer Yizhar e sua equipe do Departamento de Neurobiologia do Weizmann Institute of Science pegaram uma proteína sensível à luz derivada de mosquitos e a usaram para desenvolver um método aprimorado para investigar as mensagens que são transmitidas de neurônio a neurônio no cérebro de camundongos.

Este método, relatado terça-feira em Neuron , pode potencialmente ajudar os cientistas a resolver antigos mistérios cerebrais que podem abrir caminho para novas e melhores terapias para tratar condições neurológicas e psiquiátricas.

Yizhar e sua equipe de laboratório desenvolvem os chamados métodos optogenéticos – técnicas de pesquisa que permitem a “engenharia reversa” da atividade de circuitos cerebrais específicos para melhor compreender sua função. A optogenética usa proteínas conhecidas como rodopsinas para controlar a atividade dos neurônios no cérebro do rato.

As rodopsinas são proteínas sensíveis à luz – elas são mais conhecidas por seu papel em órgãos como a retina, e não nas partes internas escuras do corpo. Mas as rodopsinas no cérebro dos camundongos de Yizhar permitem que ele controle a atividade de neurônios específicos quando ele e sua equipe lançam um minúsculo raio de luz no cérebro do camundongo. Ele está especialmente interessado na comunicação entre neurônios: que sinais estão passando pelas sinapses, aquelas lacunas sobre as quais os sinais do cérebro se movem?

“Podemos detectar a presença de vários neurotransmissores, mas diferentes neurônios ‘lêem’ esses neurotransmissores de forma diferente”, diz ele. “A optogenética nos permite não apenas ver a ‘tinta’, mas realmente decifrar a ‘mensagem’.”

Embora os métodos optogenéticos tenham produzido uma série de resultados inovadores em laboratórios de todo o mundo nos últimos anos, eles podem ser um pouco meticulosos. Em particular, as rodopsinas usadas para estudos optogenéticos tendem a ser imperfeitas quando se trata de controlar a atividade das sinapses, as pequenas junções entre os neurônios.

Yizhar e uma grande equipe de seus trainees, incluindo o Dr. Mathias Mahn, o Dr. Inbar Saraf Sinik e Pritish Patil, acreditavam que poderiam criar uma versão melhor das rodopsinas do que as atualmente disponíveis.

“Decidimos olhar em volta e ver quais soluções naturais existem por aí”, diz Yizhar. E a natureza, ao que parece, contém uma infinidade de variações da molécula de rodopsina – não apenas nos olhos dos animais, mas também nos peixes, insetos e até nos mamíferos que os carregam em várias partes do corpo; alguns possivelmente para regular seus ciclos circadianos, outros para fins ainda desconhecidos.

Assim, a equipe começou com uma longa lista de proteínas potenciais da rodopsina, e seu primeiro trabalho envolveu avaliar quais eram as mais prováveis ​​de preencher seus requisitos experimentais, que incluíam principalmente proteínas protegidas por luz que são capazes de modular a atividade sináptica. Por fim, os pesquisadores reduziram sua lista para duas – uma tirada de um baiacu e outra de um mosquito.

Foi o mosquito rodopsina que se revelou o mais adequado. Para avaliar a eficácia da nova ferramenta derivada do mosquito, os pesquisadores testaram seu método contra uma droga que é conhecida por reduzir a força da comunicação entre os neurônios no cérebro. Eles descobriram que a interferência era tão eficaz e muito mais estável com a rodopsina do mosquito.

Ainda mais do que isso, ao contrário de uma droga convencional que afeta várias partes do cérebro e é difícil de controlar, os pesquisadores descobriram que, uma vez que apenas os neurônios que produzem o sensor do mosquito são afetados pela luz, o efeito modulador nas sinapses do cérebro pode ser precisamente controlado no espaço e no tempo – apenas ligando ou desligando a luz em regiões específicas do cérebro.

Eles então validaram a utilidade da nova ferramenta usando-a para bloquear a liberação do neurotransmissor dopamina em apenas um lado do cérebro. Ao fazer isso, eles descobriram que iluminar o hemisfério que expressa a rodopsina do mosquito com luz verde levou a um viés unilateral no comportamento desses ratos. Em outras palavras, eles criaram uma ferramenta precisa, seletiva e controlável.

“Uma das principais vantagens do mosquito rodopsina é que é biestável – ou seja, não precisa ser refrescado – e é potencialmente muito específico, de modo que podemos controlar apenas as sinapses precisas nas quais estamos interessados”, diz Yizhar.

“Esta é uma tecnologia muito empolgante, pois nos permitirá descobrir as funções de caminhos específicos no cérebro de uma forma que não era possível antes. Acreditamos que essa proteína de mosquito poderia abrir o caminho para o desenvolvimento de uma família inteira de novas ferramentas optogenéticas para uso em pesquisas neurocientíficas. ”

Estes empreendimentos científicos receberão um grande impulso no âmbito do novo Instituto de Ciências do Cérebro e Neurais – projeto carro-chefe do Instituto Weizmann que deverá reunir importantes grupos de pesquisa de diversas áreas, que unirão esforços para desvendar os mistérios do cérebro.

No início de 2021, a pesquisa optogenética de Yizhar foi incluída na lista da Nature das “Sete tecnologias a serem observadas em 2021”.

A pesquisa do Prof. Ofer Yizhar é apoiada pelo Instituto Ilse Katz para Ciências dos Materiais e Pesquisa de Ressonância Magnética; e o prêmio Adelis Brain Research.

Fonte: https://www.israelnationalnews.com


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Joice Maria Ferreira

Colunista associado para o Brasil em Duna Press Jornal e Magazine, reportando os assuntos e informações sobre as atualidades sócio-políticas e econômicas da região.
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