Ter controle absoluto da atividade de uma molécula em um organismo, ou decidir quando, onde e como uma droga é ativada - esses são alguns dos objetivos possíveis com as chamadas moléculas fotoativáveis, compostos que mudam suas propriedades na presença de certas ondas de luz. Os resultados de um estudo conduzido pelo Instituto de Bioengenharia da Catalunha (IBEC) em conjunto com a Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), trazer objetivo este um passo mais perto.

Usando lasers de luz infravermelha pulsada, os cientistas ativaram moléculas localizadas dentro do tecido neural com uma eficiência de quase 100%. “É um desenvolvimento que abre a porta para um grande número de aplicações, incluindo drogas que atuam apenas no ponto do corpo que é iluminado e, portanto, estão livres de efeitos colaterais indesejados em outras regiões, e o controle espacial e temporal de qualquer proteína cuja função queremos estudar no contexto de um organismo, "diz Pau Gorostiza, Professor pesquisador do ICREA e chefe do Grupo de Nanossondas e Nanoswitches do IBEC. O estudo foi publicado recentemente na revista. Nature Communications .

Chaves fotossensíveis de alta precisão

A molécula photoswitchable que os pesquisadores usaram é uma nova variante do azobenzeno, um composto químico que tem uma forma plana no escuro, mas que se dobra quando exposto à luz. A fotofarmacologia busca tirar proveito dessa propriedade peculiar para controlar a atividade das drogas - uma droga inativa combinada com o azobenzeno é introduzida no corpo. O desenho do medicamento só permite seu funcionamento quando o azobenzeno é dobrado. Desta maneira, a droga só terá efeito nos pontos onde a luz que estimula o azobenzeno é irradiada, evitando assim os efeitos colaterais associados à ação da droga em outras áreas onde o azobenzeno está presente.

Até recentemente, técnicas baseadas em moléculas fotoativáveis ​​usaram lasers de onda contínua de luz violeta ou azul (estimulação de um fóton) para ativar esses compostos, um método que não permite focalizar o estímulo. "Queríamos que a molécula fosse ativada em um ponto específico, não ao longo de todo o feixe de luz que irradiamos. Vimos que as transições de dois fótons usando luz infravermelha pulsada poderiam conseguir isso, mas a eficiência era muito baixa, e as aplicações eram limitadas. As moléculas que desenvolvemos agora alcançam esse efeito com 100 por cento de eficiência. É uma tecnologia muito robusta e precisa para manipular a atividade neuronal, "disseram Jordi Hernando e Ramon Alibés, pesquisadores do Departamento de Química da UAB que orientaram parte desse trabalho junto com Josep Mª Lluch e Félix Busqué.

Os pesquisadores comprovaram a eficácia da técnica em neurônios de camundongos e em um modelo animal para o estudo de circuitos neuronais, o verme Caenorhabditis elegans. "Apesar das células em um tecido neuronal estarem muito próximas, conseguimos selecionar aqueles em que queríamos ativar a molécula fotoativável. "

Estimulação via absorção de dois fótons, previsto por Maria Göppert-Mayer e demonstrado usando os lasers pulsados ​​desenvolvidos pelos vencedores do Prêmio Nobel de Física em 2018, Donna Strickland e Gérard Mourou, representou uma revolução para a visualização e manipulação da atividade neuronal.

Os resultados desse desenvolvimento abrem portas para novas linhas de pesquisa no campo molecular. Com a técnica descrita, os cientistas possuirão um controle espaço-temporal sem precedentes sobre qualquer molécula com fotoativável que desejem investigar.