Optogenética induz movimento muscular usando luz

Proteínas sensíveis à luz

Cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, usaram luz para induzir movimentos musculares em animais de laboratório.

A técnica poderá resultar em várias aplicações práticas, da restauração do movimento de membros paralisados por uma lesão vascular cerebral ou da medula espinhal, até o controle de movimentos involuntários induzidos por problemas cerebrais.

Os camundongos geneticamente modificados tiveram a superfície das suas células nervosas revestida com proteínas especiais sensíveis à luz.

Optogenética

O estudo, publicado na revista Nature Medicine, empregou uma tecnologia conhecida como optogenética, que envolve a inserção de um gene especializado, derivados de algas, nos genomas dos animais de laboratório.

Esse gene codifica uma proteína sensível à luz, que se instala na superfície das células nervosas.

A seguir, a luz com um comprimento de onda especial, ao agir sobre as proteínas, desencadeia a atividade nervosa nos animais, modificando os padrões de disparo das células nervosas e controlando o movimento dos músculos associados a essas células nervosas.

"O foco do nosso grupo está na restauração dos movimentos em pessoas com deficiência física," disse Scott Delp, um dos dois autores do estudo. "Com a estimulação óptica, fomos capazes de reproduzir a ordem natural de disparo das fibras do nervo motor."

"Esta é a primeira vez que a técnica foi aplicada ao sistema nervoso periférico de mamíferos," disse Karl Deisseroth, coordenador do trabalho e considerado o pai da optogenética.

Braçadeira óptica

Tentativas anteriores para restaurar a função motora usaram sequências programadas de impulsos elétricos fornecidos por uma braçadeira colocada ao redor de um nervo. Isso permitiu que algumas pessoas paralisadas andassem, ainda que por apenas alguns minutos.

Infelizmente, as fibras nervosas grandes são mais sensíveis do que as menores à estimulação elétrica, o que fazia com que os músculos se contraíssem desordenadamente, resultando em movimentos espasmódicos e fadiga.

Com a optogenética, os cientistas usaram uma espécie de "braçadeira óptica", revestida internamente por diodos emissores de luz e colocada em torno do nervo ciático dos animais.

Os LEDs emitem luz azul de alta intensidade, suficiente para penetrar no nervo, garantindo que todas as suas fibras nervosas recebam a estimulação adequada.

Humanos geneticamente modificados

Os cientistas demonstraram que a estimulação óptica reproduz a ordem de disparo adequada das fibras musculares, induzindo contrações semelhantes às que ocorrem em condições normais.

Por enquanto, a técnica é basicamente uma ferramenta de pesquisa, mas os cientistas afirmam que é também promissora para aplicações clínicas a longo prazo.

Para isso, deverá ser encontrada uma forma segura para introduzir genes que codificam proteínas sensíveis à luz em humanos.


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