Curiosidade sobre como algas v�o em dire��o � luz gerou pesquisa laureada com o Nobel

Mantendo a tradição de reconhecer trabalhos que contribuíram depois de anos de pesquisa básica,a conhecimentos aplicados, o trio de cientistas Karl Deisseroth, 54, Peter Hegemann, 71, e Georg Nagel, 73, foi laureado com o Nobel de Medicina pela descoberta de canais de íon fotossensíveis em algas unicelulares que moldaram a área da optogenética —hoje já com aplicações terapêuticas para restaurar parcialmente a cegueira em pacientes com retinite pigmentosa. E tudo isso começou pela curiosidade de como, e por que, organismos unicelulares se moviam em direção à luz. Na década de 1960, pesquisas envolvendo a alga verde Chlamydomonas revelaram que estes seres unicelulares apresentavam uma ação de fototaxia —ir em direção à luz. Hegemann, à época pesquisador do Instituto Max Planck de Bioquímica, na Alemanha, estava curioso sobre como estes organismos de célula única faziam para "decidir" ir em direção à luz, e foi aí que ele encontrou uma proteína de membrana capaz de abrir um canal para a passagem de íons —gerando o sinal elétrico— que era estimulada por luz. Junto com Nagel, colega de departamento, ele isolou o gene responsável por produzir a canalrodopsina e inseriu este gene em óvulos de rãs do gênero Xenopus, que responderam aos estímulos luminosos. Pouco a pouco, cientistas foram descobrindo outros fotorreceptores em diferentes organismos, como plantas e algas. Mas "o pulo do gato" foi testar a mesma lógica em células neuronais, afirma Bruss Lima, biólogo e pesquisador da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) com apoio do Instituto Serrapilheira e do IDOR Ciência Pioneira. "Apesar de vir de algo que poderia ser um experimento de fisiologia em plantas, ele trouxe um avanço para a neurociência porque essas células formam circuitos e esses circuitos podem ser ‘ligados’ a comportamentos específicos." Esses testes partiram de experimentos realizados com ratos em laboratório por Deisseroth e sua equipe, na Universidade Stanford, nos Estados Unidos, no início dos anos 2000. Com fibras ópticas ligadas a áreas específicas cerebrais, o americano conseguiu produzir respostas comportamentais em camundongos geneticamente modificados com a canalrodopsina que eram associadas às áreas iluminadas. Para Lima, a própria descoberta de gerar respostas específicas e muito rápidas —em questão de milissegundos— é fascinante. "Você precisa direcionar aquela proteína para um circuito específico, pois certos neurônios expressam certos tipos de proteína. No caso da canalrodopsina, essas proteínas, agora já sabemos, respondem a comprimentos de onda diferentes, então você consegue controlar este circuito. Esse é um campo que acredito que ainda vai avançar na optogenética." A optogenética, palavra que combina os termos opto, do grego "visível", e genética, ganhou força no vocabulário dos sites especializados na cobertura do Nobel nesta segunda-feira (5), mas basicamente é o controle dos processos biológicos utilizando luz, diz Américo Tavares Ranzani, físico e pesquisador da Unidade de Biorrenováveis do Cnpem (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais) de Campinas. "Os fotorreceptores são proteínas capazes de absorver luz e traduzir o estímulo luminoso em alguma resposta biológica", explica ele. "No caso da descoberta do Nobel, são proteínas de membrana que controlam a passagem de íons. Importante ressaltar que na área de ciência básica, já se sabe muito sobre fotorreceptores, mas o grande pulo foi ter usado esse mesmo mecanismo em neurônios, algo muito diferente da fototaxia em algas." O controle espaço-temporal de feixes luminosos é uma vantagem da sua aplicação para estudos de optogenética, ressalta Ranzani. "Como a atividade dos neurônios pode ser controlada por luz, é possível estimular regiões específicas do cérebro. Além disso, a estimulação pode ser aplicada com grande precisão temporal, permitindo controlar exatamente quando ela ocorre e por quanto tempo dura", diz ele, que fez parte de suas pesquisas de pós-doutorado na Universidade de Bayreuth, na Alemanha, concentrado em fotorreceptores e optogenética e, à época, seu supervisor desenvolvia projetos com o laureado Peter Hegemann. A descrição da estrutura tridimensional da canalrodopsina também é um avanço, uma vez que, por ser proteína de membrana, é mais complicado utilizar técnicas como a cristalografia nesses procedimentos, afirma Lima, da UFRJ. "O avanço [que o prêmio] reconhece para a biofísica é o entendimento de como essas proteínas agem, como elas funcionam mecanisticamente." Durante muito tempo, a neurociência conseguia observar regiões cerebrais relacionadas a determinadas funções, mas tinha dificuldade em demonstrar se a atividade de determinados neurônios era realmente envolvida em gerar tais comportamentos, afirma Cristiane Furini, neurocientista e professora da PUCRS (Pontifícia Universidade Católica-RS) e membro afiliado da ABC (Academia Brasileira de Ciências). "A optogenética mudou esse cenário, pois ela permite ativar ou inibir populações específicas de neurônios com precisão temporal e celular. Isso trouxe uma nova possibilidade para se testar experimentalmente como a atividade de circuitos neurais se relaciona com a expressão do comportamento." Mas apesar de ser uma técnica hoje já desvendada, a falta de condições necessárias no Brasil para estudar pesquisas desse tipo podem ser um desafio no país avalia a pesquisadora. "Temos competência científica, o grande desafio é garantir as condições necessárias para que a pesquisa brasileira continue acompanhando e contribuindo para a neurociência internacional. Este Nobel reconhece algo maior do que uma técnica; reconhece a maneira como investigamos o cérebro."