Optogenética: Regulando Certos Genes Alvos com Luz
Optogenética é uma nova área da ciência que combina Óptica e Genética para controle de eventos específicos nas células-alvo de tecido vivo e no sentido de compreender melhor o controle e processamento de informações no cérebro.
Como sabemos, luz é a fonte de nossa própria existência. Toda a energia e os alimentos utilizados em nosso planeta pode ser rastreada para a energia da luz solar em algum ponto do processo produtivo.
Desde a fotossíntese que gera energia biológica para as plantas, algas e bactérias crescerem, até as tecnologias modernas de captar-concentrar luz solar direta para geração de energia como os desenvolvimento de painéis fotovoltaicos, CSP e usinas solares de larga escala.
Bem na base inicial dos processos biológicos destes sensores de luz e captação de energia na natureza estão os fotossensores base da Optogenética.
Eles captam a energia luminosa e transformam em um sinal biológico. Estes processos vão além de simplesmente gerarem energia, mas incluem também a regulamentação de germinação de sementes e floração nas plantas, permitindo que você veja em cores, o controle do relógio biológico nas plantas, animais e seres humanos.
Se você quer saber o que seu relógio biológico é, pense sobre o tempo que você estava acordando pouco antes de seu despertador tocar, ou o jet-lag que você experimentou em sua última viagem internacional.
Embora tenhamos conhecimento deste há muito tempo desses fotossensores, somente bem recentemente com o nascimento da Optogenética que conseguimos um melhor entendimento do que essas proteínas são e como estes sinais são enviados através das células.
A maioria das pesquisas, portanto, tinha se limitado a estudos fundamentais, mas descobertas e avanços recentes revelaram como funcionam estes fotossensores, além disto a crescente capacidade de engenharia genética de manipulá-los, está abrindo um mundo novo e brilhante de aplicações práticas.
Optogenética – Terapêutica (Tratamentos) Usando Controle de Genes Através de Luz Ativada
Nós e outros cientistas, principalmente com algas, leveduras e bactérias como sistemas modelos, estamos desenvolvendo tecnologias de ponta para regular certos genes alvos com a luz. Como dissemos, um processo chamado optogenética.
Isso é feito engenheirando fotossensores que são “ligados(ativados)” por uma emissão de uma determinada cor de luz, que em seguida interagem com o DNA e ligam os desligam (on/off) certos genes alvos.
Imagine o que poderá ser atingido se esses genes são os responsáveis pelo desenvolvimento de câncer, diabetes ou doenças cardíacas. Recente focos também está no uso de optogenética para controlar processos neurológicos no cérebro.
Nos sistemas modelo simples atuais já podemos pelo controle/ativação de fotossensores engenheirados fazer células se moverem, crescer e se dividir ou produzir terapêutica (tratamentos) com um comando simples de luz.
Usos atuais da Optogenética estão limitadas a pequenos laboratórios de pesquisa e experimentos de comprovação-validação. É usado principalmente como uma ferramenta para ligar e desligar (on/off) genes e atualmente estamos em uma fase de prova de conceito.
No entanto, apostamos que este tipo “não-invasivo” de manipulação-regulação de genes vai mudar a forma de tratamento de pacientes como praticamos atualmente. Imaginar como uma droga que está sendo lançado em um determinado órgão ou tecido, simplesmente ativando luz brilhante luz sobre ele, como isto diminuiria fortemente os efeitos colaterais dos atuais tratamentos.
Por exemplo, ratos foram bioengenheirados com os neurônios sensíveis à luz. As fibras ópticas são implantados em seus crânios e a luz azul pisca em uma via neural específica da amígdala, uma região do cérebro envolvida no processamento das emoções.
Camundongos ansiosos, que normalmente querem subir nos lados dos seus gabinetes, perdem sua inibição e correm livremente e calmamente.
Aplicações de fotossensores vão além da terapêutica convencional e pesquisas estão sendo feitas para usá-los na geração de visão artificial em pacientes cegos e gerar chips dos chamados computadores biológicos que têm o potencial de ser 100 a 1000 vezes mais rápido do que os atuais chips eletrônicos.
Optogenética – O Futuro é Brilhante
Ao primeiro olhar tudo isso soa como ficção científica e muitos desafios precisam ser superados antes que possamos curar as pessoas com a gene terapia da luz.
Um passo importante é ir além do pequenos modelos e aplicar em organismos maiores (plantas, animais e, eventualmente, os seres humanos).
Uma coisa é certa, todos nós temos fotossensores que estamos usando a cada segundo/ minuto do dia, e não será por muito tempo que poderemos usá-los para melhorar nossa saúde.
Em nossos laboratórios estaremos sempre em busca de formas inovadoras para mudar e transformar e nisto é que vemos um futuro brilhante para a Optogenética.
By: Dr. John Kyndt (Head Scientist of the Renewable Energy Program at Advanced Energy Creations Lab) and Dr. Aecio D’Silva, CEO Moura Technologies
Fonte: http://algaeforbiofuels.com/optogenetics-future-therapeutics/
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