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Aug 09, 2023

#SpaceWatchGL Leitura de verão: As maravilhas do Micro

A cegueira devido a doenças da retina afeta mais de 200 milhões de pessoas em todo o mundo, e espera-se que esse número chegue a 290 milhões até 2040. As duas doenças degenerativas da retina mais comuns são chamadas

A cegueira devido a doenças da retina afeta mais de 200 milhões de pessoas em todo o mundo, e espera-se que esse número atinja 290 milhões até 2040. As duas doenças degenerativas da retina mais comuns são chamadas de Retinite Pigmentosa e Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI). A Retinite Pigmentosa afeta um milhão e meio de pessoas em todo o mundo. Começa com a visão periférica que vai escurecendo, até a pessoa ficar completamente cega. A DMRI afecta apenas nos EUA 30 milhões de pessoas com mais de 55 anos, incluindo 10 milhões na fase de cegueira. A DMRI começa com a visão central que vai escurecendo, até a pessoa ficar totalmente cega. As soluções originalmente desenvolvidas para nervos ópticos danificados eram principalmente próteses eletrônicas (uma substituição biônica do olho), mas além de custarem US$ 150 mil e exigirem cirurgia cerebral invasiva, elas retornavam um conjunto de pixels claros e escuros do sinal enviado através do nervo óptico. , nada como uma visão funcional natural. A biotecnologia poderia encontrar uma solução melhor?

Nossa retina é uma fina camada na parte posterior do olho formada por milhões de fotorreceptores chamados cones e bastonetes. Durante o dia, percebemos as cores através de cones, que são feitos para ver o azul, o verde e o vermelho. À noite, a retina muda para bastonetes, dando-nos esta visão acinzentada típica da noite. Existem 6 milhões de cones e 120 milhões de bastonetes. Estas células fotorreceptoras, quando estimuladas por fótons, reagem enviando um sinal eletroquímico para outras células localizadas mais atrás na retina: primeiro, as células bipolares, depois as células ganglionares, cujos axônios reticulados formam o nervo óptico. O sinal transmitido ao nervo óptico para processamento pelo cérebro nos dá o que percebemos como visão natural.

Na última década, várias opções para o crescimento de uma retina foram estudadas nos EUA e no Japão (RIKEN). Inicialmente, esta principal abordagem biotecnológica consistia em tentar reconstruir o padrão natural de cones e bastonetes, o que parece tão difícil que não levou a uma solução que funcionasse. Mas que tal tentar substituir nossos cones naturais por um padrão fotorreceptor artificial, mas com desempenho semelhante? Para chegar onde precisamos, vamos primeiro examinar mais de perto as proteínas da retina natural.

Os blocos de construção dos fotorreceptores da nossa retina (cones e bastonetes) são uma classe de proteínas chamada “opsina”. As propriedades da opsina vêm de uma substância chamada retinal, uma molécula de pigmento classificada como cromóforo, que significa molécula que absorve a energia dos fótons. Localizada dentro dos cones e bastonetes, a proteína opsina gera visão ativada pela luz. “Opsin” vem como “fotopsina” nos cones, permitindo a visão diurna das cores azul, verde e vermelho. Porém, contra-intuitivamente, foi a “rodopsina”, a proteína contida nos bastonetes e adequada para a visão noturna, que levou a uma solução.

Poderíamos encontrar uma fonte natural de proteína com propriedades semelhantes às da rodopsina?

A ideia principal além de uma retina sintética é que, em vez de tentar reconstruir o padrão original de cone e bastonete, queremos substituir esse mosaico destruído por uma nova camada sintética contendo uma proteína com as mesmas propriedades fotorreceptoras. Mas não sabemos como produzir fotopsina retinal nem rodopsina. E ainda precisamos reprojetar a capacidade de transmitir com precisão um sinal eletroquímico apropriado ao cérebro através do nervo óptico. Sabendo que esses fotorreceptores (120 milhões de bastonetes e 6 milhões de cones) formam uma camada de mosaico na retina com uma proporção de 95/5 bastonetes/cones em favor da rodopsina versus fotopsina, queremos olhar primeiro na direção da rodopsina.

A questão é: poderíamos encontrar uma fonte natural de proteína com propriedades semelhantes às da rodopsina? Se pudéssemos sintetizar e purificar essa proteína e usá-la como bloco de construção, poderíamos produzir uma manta fotorreceptora que transmitisse uma forma apropriada de sinal eletroquímico ao cérebro através do nervo óptico. Esse cobertor funcionaria como um substituto para o mosaico destruído de cones e bastonetes, resultando em algum grau decente de visão funcional.