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PROFESSOR XAVIER: Usando O Poder Da Mente Para Controlar A Expressão De Genes

PROFESSOR XAVIER: Usando O Poder Da Mente Para Controlar A Expressão De Genes

Fernanda Maria Policarpo Tonelli, Rodrigo R Resende

Edição Vol. 2, N. 08, 24 de Fevereiro de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.02.24.005

Imagine você controlando por telepatia máquinas, carros, a eletricidade que passa pelo cabo de alta tensão, as estruturas de um prédio, a mente de outra pessoa! Se pudesse controlar tudo isso, então você poderia controlar as feridas de seu próprio corpo, recuperando, renovando, rejuvenescendo. E se pode controlar isso, então, você pode controlar a expressão gênica. Pois bem, esse último já é possível!

Lucy é um filme estrelado por Scarlett Johansson no qual a personagem título, exposta à droga sintética CPH4, adquire poderes como telepatia, telecinese, eletrocinese, dentre outros, semelhante ou, por assim dizer, mais poderosa do que o professor Xavier dos X-Men. A partir de então, uma das coisas que Lucy se torna capaz de fazer é controlar a realidade que a cerca à distância.

E se não precisássemos de drogas sintéticas para fazer o controle à distância não somente de aparelhos eletrônicos? E se fosse possível controlar com a mente humana, até mesmo a expressão de 2 genes de interesse em animais de experimentação ou células em cultura? Bem vindo ao futuro! Este desejo é hoje uma realidade.

CONTROLANDO A EXPRESSÃO GÊNICA POR TELEPATIA

O DNA é a molécula química das células que contem todas as informações necessárias para a produção, construção e manutenção da célula e de suas células filhas. A unidade funcional do DNA é chamada gene. O gene é a unidade que detém o código da vida. Ele é transcrito, ou produz, o RNA mensageiro dentro do núcleo da célula. Depois, o RNA mensageiro passa para o citoplasma da célula onde é traduzido, produzindo as proteínas de nosso corpo. Essas proteínas são as moléculas que mantêm nossa vida (1, 2).

1) DESENVOLVENDO A ESTRATÉGIA EXPERIMENTAL

O campo de estudo explorado no trabalho é conhecido como optogenética: interface da ótica (luz), bioengenharia e genética.

Os cientistas desenvolveram um implante (dito optogenético) com células responsivas à luz infravermelha próxima (Near-InfraredRadiaction, NIR). Este poderia ser ativado remotamente segundo a vontade humana, através de atividade cerebral. Ondas cerebrais captadas por eletroencefalografia controlavam o implante.

  1. CONSTRUINDO CÉLULAS QUE RESPONDEM À LUZ INFRAVERMELHA PRÓXIMA (NIR)

Bactérias da espécie Rhodobacter sphaeroides possuem uma proteína conhecida como BphG1. Esta proteína consegue captar a luz NIR e ativar-se para controlar a concentração de uma substância conhecida como c-di-GMP (monofosfato cíclico de diguanosina). Por sua vez, essa diguanosina cíclica tem como receptor a proteína STING, que está presente na membrana do retículo endoplasmático das células. Quando esse receptor STING é ativado pela diguanosina cíclica ele induz a expressão de genes, ou produção de RNAs mensageiros, que possuem os promotores de interferon tipo I (Figura 1) (3). Não se preocupe com os nomes, esses são para os cientistas. Foque apenas na sequência de eventos que são acionados pela luz infravermelha. Essa luz ativa a produção de RNAs dentro das células. Para isso, células de rim humanas foram modificadas geneticamente, de maneira que continham todos esses genes e proteínas dentro de estruturas que chamamos de plasmídeos (2, 4) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/terapia-genica-editando-genomas-para-curar-doencas/ ou (5, 6) http://www.nanocell.org.br/terapia-genica-com-celulas-tronco-humanas-segura-e-eficaz/).

Uma variante de BphG1, conhecida como DGCL, que também pode induzir a formação de c-di-GMP a partir de GTP, teve sua sequência de DNA codificante inserida em um plasmídeo, assim como também ocorreu com as proteínas STING e SEAP (sendo esta última de expressão controlada pelo citado promotor interferon tipo I) (2, 4) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/terapia-genica-editando-genomas-para-curar-doencas/ ou (5, 6) http://www.nanocell.org.br/terapia-genica-com-celulas-tronco-humanas-segura-e-eficaz/)..

Assim sendo, os pesquisadores co-transfectaram células HEK-293T, células de rim humano modificadas, com estes 3 plasmídeos para a criação de uma via de sinalização sintética nas células de mamífero HEK-293T e futura realização de seu controle à distância. A via sintética induzida na célula de mamífero é similar à existente naturalmente nas bactérias R.phaeroides (3) (Figura 1).

expressa_genes

Figura 1: Com a incidência de radiação no infravermelho próximo (NIR), as proteínas DGCL (presentes em um dos plasmídeos inseridos em HEK-293T, um tipo de célula de rim humana) se tornam capazes de induzir a síntese de c-di-GMP a partir de GTP. O c-di-GMP pode então ser percebido pelas proteínas STING (presentes no segundo plasmídeo) e, a partir daí, ser induzida a expressão de genes sob o controle dos promotores INF (de interferon tipo I): como é o caso da proteína SEAP presente no terceiro plasmídeo inserido. Figura extraída de (Folcher et al., 2014) (3).

  1. A ATIVAÇÃO REMOTA DA EXPRESSÃO GÊNICA

Realizou-se a eletroencefalografia (EEG) de diferentes indivíduos, em diferentes estados: como concentração (durante o tempo em que jogavam ao computador) e meditação (enquanto estavam relaxando) (7) (Para saber mais sobre meditação veja http://www.nanocell.org.br/os-efeitos-da-meditacao-no-cerebro/).

Com o auxílio de um computador, de acordo com os diferentes perfis de ondas cerebrais, se mantinha a irradiação das células com NIR por diferentes períodos de tempo e padrões, relacionados ao perfil das ondas cerebrais observadas no indivíduo num dado estado (Figura 2).

Assim sendo, foi possível detectar-se a produção das proteínas SEAP induzida pela ativação por luz NIR da via de sinalização sintética introduzida nas células HEK-293T (Figura 2).

expressa_genes2

Figura 2: Indivíduos em diferentes estados tem seu EEG obtido e enviado remotamente ao analisador e gerador de campo elétrico correspondente ao perfil resultante. Diferentes perfis conduzem a diferentes padrões de incidência de luz NIR sobre as células de rim humanas transgênicas. Como conseqüência, através da ativação da via de sinalização sintética nestas células tem-se a produção de proteínas SEAP. Adaptada de (Folcher et al., 2014) (3).

  1. O CÉREBRO HUMANO CONTROLANDO A EXPRESSÃO GÊNICA EM CAMUNDONGOS

Foram construídos os implantes optogenéticos contendo as células HEK293-T transgênicas e estes foram, em seguida, implantados em camundongos.

Repetiu-se as aquisições de EEG em diferentes estados dos indivíduos, gerando diferentes padrões de incidência de NIR sobre os animais de experimentação.

Ao dosar seus níveis sanguíneos da proteína SEAP, percebeu-se que esta estava sendo expressa pela via de sinalização sintética, e atingindo a corrente sanguínea dos animais.

Assim sendo, realizou-se pela primeira vez a indução à distância da expressão de proteínas de interesse em animais de experimentação e células de mamíferos em cultura, utilizando para tanto o perfil de ondas cerebrais de seres humanos sobre diferentes circunstâncias comportamentais.

O futuro bate à porta! O que parecia surreal é agora realidade. Espera-se que futuramente se desenvolvam novos equipamentos para controle à distância de expressão de genes de interesse, para que se possa utilizar esta inovação como estratégia capaz de contribuir para terapias baseadas em genes e células.

Referências

1. Tonelli FCP, Barbosa RC, Oliveira MR, Resende RR. VACINA ORAL CONTRA HPV ATRAVÉS DE PROTEÍNAS PRODUZIDAS EM PLANTAS: primeiros passos. Nanocell News. 2014 01/07/2014;1(5). Epub 01/06/2014.

2. Tonelli FCP, Resende RR. TERAPIA GÊNICA: editando genomas para curar doenças! Nanocell News. 2014 08/05/2014;1(15). Epub 08/04/2014.

3. Folcher M, Oesterle S, Zwicky K, Thekkottil T, Heymoz J, Hohmann M, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant. Nat Commun. 2014;5:5392. PubMed PMID: 25386727. Pubmed Central PMCID: 4241983. Epub 2014/11/12. eng.

4. Resende RR. TERAPIA GÊNICA COM CÉLULAS-TRONCO HUMANAS: segura e eficaz. Nanocell News. 2014 04/01/2014;1(9). Epub 03/31/2014.

5. Santos AK, Resende RR. VACINA CONTRA TUBERCULOSE EM CÁPSULAS DE ALFACE. Nanocell News. 2013 12/14/2013;1(4). Epub 12/13/2013.

6. Sousa BR, Resende RR. PRODUÇÃO DE PRÓ-INSULINA EM ALFACE E TABACO PARA TRATAMENTO DE DIABETES. Nanocell News. 2013 12/14/2013;1(4). Epub 12/16/2013.

7. Campos DL, Kihara AH, Paschon V. Os efeitos da meditação no cérebro. Nanocell News. 2014 06/24/2014;1(13). Epub 06/24/2014.

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