Implantes cerebrais com laser poderão reprogramar nosso genoma

A imagem à esquerda mostra o gene FGFR1 em seu estado natural. A imagem da direita mostra o gene quando exposto à luz do laser, o que faz com que ele seja ativado e desativado.
[Imagem: University at Buffalo]

Optogenômica

Minúsculos implantes cerebrais permitiram controlar à distância - sem fios - o FGFR1 (Receptor 1 do Fator de Crescimento de Fibroblastos), um gene que desempenha um papel fundamental na forma como os seres humanos crescem de embriões a adultos.

Essa primeira demonstração, feita até agora apenas em tecidos cerebrais cultivados em laboratório, representa um avanço em direção a uma nova tecnologia de manipulação genética para o tratamento do câncer, a prevenção e tratamento da esquizofrenia e outras doenças neurológicas.

É o que os cientistas estão chamando de "optogenômica", o controle do genoma humano através da luz.

"O potencial das interfaces optogenômicas é enorme," explica o professor Josep Jornet, da Universidade de Buffalo (EUA). "Ela tem potencial para reduzir drasticamente a necessidade de medicamentos e outras terapias para certas doenças. E também pode mudar a forma como os seres humanos interagem com as máquinas."

Da optogenética à optogenômica

Nos últimos 20 anos, os cientistas têm combinado a óptica e a genética - o campo da optogenética - com o objetivo de empregar a luz para controlar como as células interagem umas com as outras.

Isso tem permitido desenvolver novos tratamentos para doenças, corrigindo as falhas de comunicação que ocorrem entre as células. Apesar de promissora, esta linha de ação não lida diretamente com malfuncionamentos nos "diagramas genéticos" que guiam o crescimento humano e que estão na base de muitas doenças.

Para isso, a equipe do professor Jornet criou minúsculos implantes cerebrais fotônicos. Esses dispositivos sem fio incluem nanolasers e nanoantenas e, no futuro, contarão também com nanossensores. Os pesquisadores inseriram os implantes no tecido cerebral em laboratório, que foi cultivado a partir de células-tronco pluripotentes induzidas e reforçado com chaves moleculares ativadas por luz.

Eles então acionaram diferentes cores de laser sobre o tecido. A interação permitiu ativar e desativar um gene chave do corpo humano.

A equipe escolheu o FGFR1 porque ele controla cerca de 4.500 outros genes, cerca de um quinto do genoma humano. "Em alguns aspectos, ele é como um gene patrão. Ao controlar o FGFR1, pode-se teoricamente evitar desregulações gênicas generalizadas na esquizofrenia ou no câncer de mama e outros tipos de câncer," explicou o pesquisador Michal Stachowiak, coautor do estudo.

O desenvolvimento está longe de chegar aos consultórios médicos ou hospitais, mas a equipe está animada com os próximos passos, que incluem testes em minicérebros 3D e tecido canceroso.