16 de agosto de 2006
La Jolla, CA – Usando moléculas envolvidas na muda de insetos, pesquisadores do Instituto Salk de Estudos Biológicos criaram um método de laboratório que pode desligar rapidamente neurônios no cérebro e na medula espinhal de animais vivos – e pode ligá-los novamente com a mesma rapidez. .
O chamado "sistema AlstR/AL", detalhado na edição de 20 de julho da Neurônio, representa um avanço significativo no estudo da neurociência, dizem os cientistas, porque agora é possível controlar com precisão a atividade de tipos específicos de células neuronais para entender seu papel em redes complexas.
Este novo método ajudará a explicar como a informação é processada no cérebro; e quais células nervosas específicas trabalham juntas para mediar sensação, cognição e controle motor. Compreender os circuitos neurais subjacentes à função cerebral é um passo crucial para o desenvolvimento de melhores dispositivos para reparar o cérebro doente.
“Esta técnica é adequada para estudos detalhados de circuitos neurais, percepção e comportamento com uma resolução que nunca foi possível antes”, diz o principal autor do estudo, Edward M. Callaway, Ph.D., professor titular nos Laboratórios de Neurobiologia de Sistemas.
“Outros métodos usados até agora para estudar o papel de neurônios específicos, silenciando-os, muitas vezes acabam matando as células de interesse ou são muito lentos para compreender adequadamente o propósito dessas células”, diz Callaway.
Os neurocientistas estão tentando desvendar a contribuição de cada um dos milhares de tipos de neurônios encontrados no sistema nervoso dos mamíferos. “Queremos entender a função dos diferentes tipos de árvores que constituem essa complexa floresta”, afirma.
“No sistema nervoso dos mamíferos, bilhões de neurônios estão localizados próximos uns dos outros e cada um deles tem milhares de processos interligados. À distância isso parece um emaranhado impossível, mas quando você olha mais de perto você vê que esta selva é na verdade composta de tipos distintos de neurônios", explica Callaway. "Cada tipo de neurônio desempenha um papel preciso e está conectado a outros neurônios de uma maneira única. Portanto, precisamos entender como esses circuitos específicos funcionam e como eles controlam o comportamento. Podemos fazer isso agora, desligando tipos específicos de neurônios , de uma só vez, sem afetar outros neurônios próximos."
O estudo descreve como a equipe de oito membros da Salk elaborou o método e o testou em camundongos, ratos, furões e macacos, concentrando-se nos neurônios do córtex cerebral e do tálamo.
A técnica envolve duas etapas. A primeira é entregar um gene com a ajuda de um vetor viral. O gene é absorvido por todas as células nervosas, mas só é ativo na classe de células neuronais para as quais é especificamente direcionado. Ele codifica para a produção do Drosophila receptor de alatostatina (AlstR). Allatostatin é nomeado por seu papel na regulação da metamorfose em alguns insetos; Os corpos allata, tecido especializado na cabeça dos insetos, secretam hormônios que regulam o processo.
Este receptor de inseto não tem função inata no cérebro de um mamífero e “por si só não pode fazer nada”, diz Callaway.
O segundo passo é entregar alatostatina (AL), o ligante hormonal que adere ao receptor de alatostatina e o ativa. “A ativação do receptor interrompe completamente a atividade dos neurônios e, como se trata de um peptídeo de inseto, não há efeitos colaterais nos animais”, diz Callaway. Leva apenas um minuto para silenciar os neurônios e eles podem permanecer inativados por horas até que os pesquisadores decidam reverter o processo.
Para fazer isso, eles simplesmente enxaguam o peptídeo AL. “Assim que o peptídeo é eliminado, as células nervosas recuperam a função e você pode repetir o processo com segurança continuamente”, diz ele.
“Os pesquisadores demonstraram que o método funciona para silenciar reversivelmente os neurônios cerebrais em geral, e estudos futuros irão utilizá-lo para ligar e desligar tipos específicos de neurônios”, diz Callaway. Neste estudo, eles também provaram que a técnica pode silenciar a atividade neuronal na medula espinhal de animais transgênicos cujas células nervosas foram alteradas para expressar naturalmente o AlstR, incluindo neurônios individuais.
“Estamos muito entusiasmados com esta técnica”, diz Callaway. “Acreditamos que isso terá um amplo impacto em nossos esforços para compreender como funcionam o cérebro e a medula espinhal”.
Os pesquisadores que contribuíram para este estudo incluem os co-primeiros autores Elaine M. Tan Ph.D. e Yoshiaki Yamaguchi, Ph.D., no Laboratório de Neurobiologia de Sistemas, Gregory Horwitz, Ph.D. e Thomas Albright Ph.D. no Vision Center, Simon Gosgnach, Ph.D., e Martyn Goulding, Ph.D., nos Laboratórios de Neurobiologia Molecular, e Edward S. Lein, Ph.D., ex-pesquisador do Vision Center e agora no Allen Institute for Brain Science em Seattle.
O Salk Institute for Biological Studies em La Jolla, Califórnia, é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada a descobertas fundamentais nas ciências da vida, à melhoria da saúde humana e ao treinamento de futuras gerações de pesquisadores. Jonas Salk, MD, cuja vacina contra a poliomielite praticamente erradicou a doença incapacitante poliomielite em 1955, abriu o Instituto em 1965 com uma doação de terras da cidade de San Diego e o apoio financeiro da March of Dimes.
Escritório de Comunicações
Tel: (858) 453-4100
press@salk.edu
