Apr 13 2021 - De
optogenética a sonogenética a magnetognética, cientistas de todo o
mundo estão investigando novas técnicas para tratar a doença de
Parkinson sem a necessidade de cirurgia invasiva.
Ainda
não existe um tratamento que possa reverter os efeitos do Parkinson,
condição que afeta cerca de 10 milhões de pessoas em todo o mundo.
À medida que a expectativa de vida aumenta, o número de pessoas que
sofrem desta doença tende a aumentar no futuro, tornando a
necessidade de um tratamento eficaz uma prioridade.
Os
médicos prescrevem medicação oral para aliviar os principais
sintomas e, para alguns pacientes, usam estimulação cerebral
profunda. Os eletrodos estimulam as áreas afetadas e aliviam as
reações induzidas pela doença, como tremor ou rigidez.
No
entanto, essa técnica apresenta desafios significativos porque os
cirurgiões precisam fazer um orifício no crânio para implantar os
eletrodos. Mas e se pudéssemos controlar os neurônios sem a
necessidade desse procedimento invasivo e caro?
Esta é a
pergunta que alguns cientistas se fizeram há algumas décadas,
abrindo as portas para o que é conhecido como técnicas de
neuromodulação não invasivas. Embora manipular neurônios sem
tocá-los fosse considerado ficção científica, esse método ganhou
muita popularidade, e vários grupos de pesquisadores em todo o mundo
começaram a investigá-lo para uma ampla variedade de condições,
incluindo a doença de Parkinson.
Em 2004, uma dessas
técnicas, denominada optogenética, foi descrita pela primeira vez,
revolucionando o campo da neurociência. Consiste em modificar
geneticamente as células cerebrais para expressar proteínas
sensíveis à luz, o que significa que a atividade do aneurônio pode
ser controlada por meio de pulsos de luz. Até o ano passado, esse
procedimento ainda era considerado invasivo, pois conseguir os pulsos
de luz dentro do cérebro para controlar as células exigia
implantes.
No entanto, isso mudou em outubro passado,
quando um grupo de pesquisadores da Universidade de Stanford relatou
ter desenvolvido com sucesso uma versão sem implante da técnica,
tornando possível a optogenética cerebral profunda sem cirurgia em
camundongos.
Seguindo os princípios da optogenética, uma
nova técnica denominada sonogenética foi proposta em
2015.
Descobrimos um novo conjunto de proteínas, que
normalmente não são expressas nas células que estamos tentando
controlar. E o que é especial sobre essas proteínas é que são
sensíveis ao ultrassom. Ao entregar essas proteínas às células
afetadas, elas se tornam responsivas ao ultrassom”, diz ele. “Você
não precisa de nenhuma cirurgia, você coloca seu transdutor no
crânio e entrega o ultrassom para controlar as células”.
Sreekanth
Chalasani, professor associado, Salk Institute for Biological
Studies, EUA
Chalasani descreveu pela primeira vez a
sonogenética. Além da dispensa da cirurgia, uma das principais
vantagens dessa técnica é a segurança, como aponta Chalasani. "O
ultrassom são ondas sonoras com frequências mais altas do que os
humanos podem ouvir.
É seguro, não invasivo e temos
muita experiência com ele. Por décadas, usamos o ultrassom para
fazer imagens de bebês e para aliviar a dor”, explica. Além
disso, o ultrassom atravessa a pele e os ossos. Por isso, “o
transdutor que produz o ultrassom pode estar fora do corpo e ainda
estruturas-alvo que estão nas profundezas do cérebro, necessárias
para aliviar os sintomas da doença de Parkinson", acrescenta
Chalasani.
Embora muito tenha sido realizado desde 2015,
algumas questões permanecem sem solução. Por um lado, os
cientistas precisam encontrar uma maneira confiável de introduzir
proteínas sensíveis à luz e ao ultrassom no corpo humano. "No
momento, não temos uma maneira de entregar genes a alvos específicos
no cérebro humano", diz Chalasani.
"Precisamos
de uma maneira de expressar uma proteína apenas nas células
desejadas, e não em qualquer outro lugar." Por outro lado, a
tecnologia do transdutor também precisa ser mais desenvolvida.
“Queremos algo que seja minúsculo, mas que produza energia
suficiente para passar pelo crânio sem aquecer o cérebro”,
explica Chalasani. “Estamos desenvolvendo uma nova classe de
transdutor que não causa aquecimento e, ao mesmo tempo, produz
energia suficiente para controlar as células”.
Além de
usar luz e ultrassom, os cientistas também descobriram que poderiam
usar ímãs para controlar o comportamento das células. Eles
chamaram essa abordagem de magnetogenética. O projeto aberto FET da
UE Magneuron, que começou em 2016, buscou usar a técnica para fazer
a terapia de reposição celular avançar um passo adiante.
O
princípio é simples: substituir neurônios danificados no cérebro
por novos neurônios saudáveis criados em laboratório. Mas a
terapia enfrenta um desafio significativo, dada a complexidade do
cérebro humano.
“Na regeneração
cerebral, temos um problema no que diz respeito ao sistema nervoso
central. Você coloca os neurônios no cérebro e eles não sabem
para onde ir após o transplante. Além disso, a conectividade entre
os neurônios não é restaurada”, explica Rolf. Heumann, chefe do
grupo de neuroquímica molecular da Universidade Ruhr Bochum, na
Alemanha, e um dos participantes do projeto Magneuron.
Para
superar esse desafio, o consórcio interdisciplinar teve a ideia de
pré-carregar neurônios em laboratório com nanopartículas
magnéticas para que, uma vez implantadas no cérebro, os cientistas
pudessem controlar a direção em que os neurônios crescem por meio
de ímãs.
Uma das principais diferenças em relação às
duas técnicas explicadas anteriormente é que, neste caso, os
neurônios dos pacientes não precisam ser geneticamente modificados.
"Com os métodos que usamos, tentamos evitar a manipulação
genética", explica Heumann. “Usamos nanopartículas que
possuem proteínas responsáveis por direcionar o crescimento
do neurônio ligado a elas. Essas proteínas são feitas em
bactérias, purificadas e anexadas às nanopartículas. Portanto, não
é um método genético primário no paciente”, ressalta
Heumann.
Os pesquisadores alcançaram vários marcos.
"Descrevemos como lidar com as nanopartículas puras e ligar as
proteínas a elas. Além disso, descobrimos uma maneira de colocar as
nanopartículas em células vivas e manipulá-las uma vez dentro",
explica Fabian Raudzus, professor assistente da Universidade de
Kyoto, no Japão, que também trabalhou no projeto.
Uma
das conquistas mais significativas foi encontrar uma maneira de
carregar as nanopartículas em muitas células ao mesmo tempo. “A
ideia é que apliquemos um pouco de pressão nas células para que
possamos inserir nelas uma quantidade maior de nanopartículas”,
diz o médico Sebastian Neumann, da Universidade Ruhr Bochum, na
Alemanha, e outro participante do projeto Magneuron. “E essa seria
uma abordagem importante para o futuro no que diz respeito ao
tratamento dos pacientes”.
Embora o projeto tenha
terminado em 2019, alguns dos membros continuam trabalhando neste
campo, focando principalmente em encontrar um gradiente magnético
estável para controlar as nanopartículas, avaliar os efeitos das
nanopartículas a longo prazo e passar de estudos in vitro em células
aos organoides.
Os cientistas ainda estão longe de testar
a optogenética, sonogenética e magnetogenética nas clínicas, mas
as abordagens de neuromodulação estão alimentando grandes
esperanças: elas prometem não apenas evitar a cirurgia invasiva,
mas também reativar os neurônios danificados e reverter os efeitos
de muitos distúrbios neurodegenerativos. Original em inglês,
tradução Google, revisão Hugo. Fonte: News-medical.
