Uma simples alga que reage à luz rendeu aos seus descobridores o Prêmio Nobel de Medicina

Estamos numa das semanas mais importantes do ano no mundo científico e cultural: a semana da entrega dos Prêmios Nobel. E, como manda a tradição, tudo começou com a leitura do veredicto do júri na área de medicina e fisiologia, que este ano concedeu o Prêmio Nobel a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel.

Há razões

Por trás de um prêmio tão importante quanto o Nobel, devem existir razões logicamente convincentes para sua concessão, e, nesta ocasião, o marco que ele reconhece é significativo por tudo o que representou desde então. Este trio de pesquisadores lançou as bases, há muitos anos, sobre as quais se fundamenta grande parte da pesquisa atual no campo da neurociência, chegando até mesmo a abrir a possibilidade de uma pessoa cega enxergar.

Nossos limites

Durante grande parte da história da neurociência moderna, o enorme desafio não foi apenas observar o cérebro, mas intervir nele com precisão suficiente para estabelecer relações de causa e efeito no comportamento. Em 1979, o cientista Francis Crick teorizou que decifrar o cérebro exigiria um método capaz de ativar e desativar tipos específicos de neurônios em uma velocidade ultrarrápida, sugerindo que o sinal ideal para isso seria a luz.

E essa ideia, que o próprio Crick considerava fantasiosa, tornou-se realidade graças a uma simples alga verde e rendeu a ele o Prêmio Nobel.

A história dessa grande descoberta começa com um achado fundamental sobre a fototaxia, o comportamento que permite que microalgas verdes com flagelos se orientem e nadem dinamicamente em direção a uma fonte de luz. No início da década de 1990, Peter Hegemann estudou as correntes dos fotorreceptores da Chlamydomonas reinhardtii e descobriu que sua reação à luz era extraordinariamente rápida, com uma latência de apenas microssegundos.

Essa velocidade sugeriu à sua equipe que o fotorreceptor e o canal iônico responsável pela corrente deviam estar intimamente ligados em uma única proteína, descartando as lentas cascatas bioquímicas que ocorrem na visão animal. No início dos anos 2000, seu laboratório conseguiu identificar as sequências genéticas responsáveis.

Implantação

A partir dessas algas, que podem ser insignificantes para o olho humano, obtivemos proteínas chamadas canalrodopsinas, e o melhor é que tínhamos as informações necessárias para que um neurônio de camundongo começasse a sintetizá-las em sua superfície também. E foi exatamente isso que Karl Deisseroth fez em seu laboratório.

Optogenética

Deisseroth demonstrou que a iluminação com pulsos de luz azul podia desencadear potenciais de ação neuronal precisos em milissegundos. E para sintetizar essa sinergia entre atuadores ópticos e expressão gênica direcionada, o termo "optogenética" foi formalmente cunhado em 2006. Embora tenha sido necessária a integração subsequente de cabos de fibra óptica para que os cientistas iluminassem regiões profundas do cérebro em animais acordados e em movimento, permitindo um controle sem precedentes sobre funções como sono, interações sociais e memória.

Atualmente

Como mencionamos, o importante aqui é a aplicação potencial desse resultado científico e como ele beneficiará a sociedade. Observamos isso em uma patologia chamada retinose pigmentar, uma doença neurodegenerativa hereditária que destrói progressivamente os fotorreceptores do olho. A optogenética pode introduzir uma variante da canalrodopsina sensível à luz vermelha, chamada Chrimson, diretamente em células viáveis ​​da retina.

Aqui, a equipe do pesquisador Botond Roska aplicou recentemente essa terapia a um paciente cego com retinose pigmentar. Usando óculos especialmente projetados que emitiam pulsos de luz nos olhos para ativar essas células geneticamente modificadas, o paciente obteve uma recuperação parcial e prolongada da função visual. Pela primeira vez em muito tempo, essa pessoa foi capaz de perceber, localizar e distinguir objetos de alto contraste sobre uma mesa — uma mudança com benefícios reais para sua vida diária.

Imagem | Bernd Dittrich