O que é Optogenética?
Optogenética é o controle da ação celular usando uma combinação de técnicas genéticas e ópticas. Este método começou com a descoberta de bioquímicos que produzem respostas celulares quando expostos à luz. Ao isolar os genes que codificam essas proteínas, os cientistas as usam para estimular as respostas da luz em outras células vivas. O conhecimento adquirido com a optogenética fornece aos pesquisadores uma maior compreensão dos vários processos de doenças.
Na década de 1970, os cientistas descobriram que certos organismos produzem proteínas que controlam as cargas elétricas que normalmente passam através das membranas celulares. Essas proteínas causavam interações entre as células quando expostas a certos comprimentos de onda da luz. Essas proteínas, comumente chamadas de proteínas G, são codificadas por um grupo de genes conhecidos como opsinas. Durante esse período, os pesquisadores descobriram que as bacteriorodopsinas respondem à luz verde. Outras pesquisas descobriram outros membros da família opsin, incluindo channelrodopsin e halorodopsin.
Durante a década de 2000 a 2010, os neurocientistas descobriram que é possível extrair genes da opsina e inseri-los em outras células vivas, que adquirem a mesma fotosensibilidade. Um dos métodos usados inicialmente envolveu a remoção de genes da opsina, combinando-os com um vírus benigno e inserindo-os em neurônios vivos em uma placa de Petri. Quando as células injetadas foram expostas a pulsos de luz verde, os neurônios responderam abrindo canais de íons. Com os canais abertos, as células receberam um influxo de íons, causando o fluxo de corrente elétrica, iniciando a comunicação com outro neurônio. Os cientistas descobriram que outras proteínas G respondem a diferentes cores claras, inibindo ou melhorando os canais de íons cálcio e a liberação de adrenalina.
A pesquisa acabou progredindo da aplicação da optogenética a um pequeno grupo de células vivas ao uso de mamíferos vivos. Ao introduzir os genes da opsina no cérebro dos ratos, as células começaram a produzir as proteínas G. Com essas proteínas G e fibras ópticas, os cientistas foram capazes de controlar a taxa de disparo de neurônios. Eles também desenvolveram um método de conversão de uma pequena fibra óptica em um eletrodo para fornecer uma leitura elétrica da atividade celular. Essa interface cérebro-computador permite que os pesquisadores avaliem e regulem grupos específicos de células em qualquer lugar do cérebro.
Ao combinar a ressonância magnética (RM) e a optogenética, os pesquisadores são capazes de mapear atividades e vias neurais no cérebro. Ao explorar os meandros da função neurológica, os médicos entendem melhor o que constitui atividade cerebral normal e anormal. Diferentemente dos medicamentos e da eletroterapia, a optogenética permite a regulação de células e vias específicas. O conhecimento e a tecnologia obtidos da optogenética também permitem o controle da função das células cardíacas, linfócitos e células pancreáticas secretoras de insulina.