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Transplante de olhos permite que girinos enxerguem pelas caudas

Descoberta lança luz sobre como conectar implantes e enxertos na rede nervosa do corpo

Shutterstock
Eles parecem só um pouco maiores do que grãos pretos de cuscuz flutuando na água. Mas na verdade são futuras rãs-de-unhas-africanas, repletas de bolhas minúsculas que se tornarão olhos. “É nestes pequenos feijões nos quais faço cirurgia”, diz Douglas Blackiston, pós-doutorando do Centro de Descobertas Allen da Universidade Tufts, segurando uma placa de Petri.

Na quinta-feira, Blackiston publicou os resultados de alguns anos dessas cirurgias microscópicas, e a descoberta é bizarra: se você transplantar um olho no local que se tornará a cauda do girino, esse órgão - embora possa parecer fora do lugar certo - poderá permitir que o animal enxergue.

É certo que é impossível para os humanos olharem através dos olhos de uma rã e, neste caso, Blackiston e o diretor de seu laboratório, Michael Levin, estavam testando principalmente se os girinos poderiam perceber movimento e luz colorida. Porém, eles dizem que sua pesquisa não possui apenas implicações para a capacidade dos cientistas de restaurar a visão; ela também lança luz sobre como conectar implantes e enxertos na rede do próprio corpo.

“Você implanta esses órgãos, mas deseja que eles sejam integrados funcionalmente com o sistema nervoso, pois, de outra forma, eles não funcionarão”, disse Levin, principal autor de um artigo publicado na quinta-feira na revista Nature Regenerative Medicine. É preciso “conectar cada neurônio”, ele se perguntou, ou pode-se fazer uso da habilidade natural do sistema nervoso de se adaptar e religar?

Para entender o quão maleáveis nossos sistemas sensoriais são - e tentar encontrar uma forma para que cegos enxerguem novamente - cientistas já redirecionaram informações visuais para o canal normalmente usado para o toque. Levin chama a tecnologia resultante de “o pirulito elétrico”: ela envolve uma câmera que converte imagens em pequenas cargas elétricas. Existem poucas áreas do corpo sensíveis o bastante para sentir diferenças sutís naquelas pequenas explosões de eletricidade além da ponta dos dedos e da língua, então os pacientes seguram um dispositivo em sua boca. E, com treinamento, eles conseguem sentir o formato e a posição de qualquer coisa que esteja na sua frente de tal maneira que as áreas do cérebro normalmente associadas com a visão são ativadas.

"Se eu jogar a bola na mesa, e você estiver assistindo através da câmera na língua, você pode capturar isso, e aprender como fazê-lo em questão de um par de horas", disse Yuri Danilov, neurocientista que trabalhou extensivamente no dispositivo no Laboratório de Comunicação Tátil e Neurorreabilitação da Universidade de Wisconsin em Madison.

Contudo, Blackiston e Levin queriam ver se conseguiriam fazer um olhos transplantado produzir uma rede de nervos que se conectaria com o sistema nervoso central. Há alguns anos, descobriram que poderiam estimular o crescimento de nervos mexendo com as cargas elétricas nas células. Mas eles conseguiriam fazer algo similar utilizando apenas um medicamento?

Para descobrir, Blackiston começou retirando os olhos de alguns dos girinos de estágio inicial com pinças. Então, fez pequenas fendas no que em breve seria a cauda - “Eles são embriões, então têm consistência de massinha de modelar”, ele explicou - e colocou um olho de outro girino em cada uma dessas fendas.

"Tudo se cura em conjunto, a ferida fica invisível dentro de 10 a 15 minutos", disse Blackiston. "Você nem consegue ver onde fez a cirurgia."

Então, deixou que crescessem. Alguns dos girinos receberam uma dose de um remédio de enxaqueca para humanos chamado zolmitriptano, que os pesquisadores pensaram que poderia promover crescimento nervoso; outros girinos receberam apenas a velha água salgada na qual eles geralmente são mantidos.

Entretanto, girinos não são muito bons em responder questionários sobre o que conseguem enxergar. Em vez disso, os pesquisadores criaram o equivalente a um laboratório de psicologia para anfíbios. Ele se parece com uma pequena caixa preta na qual um mágico cortaria seu assistente ao meio. No topo, há uma série de câmaras onde os girinos podem nadar. Quando os cientistas fecham a tampa, luzes são emitidas nos animais por cima, e seus movimentos rastreados por câmeras que ficam embaixo.

Ao programar choques elétricos para dispararem quando se pisca uma luz vermelha, os pesquisadores podem treinar girinos para associar essa cor com a dor. No entanto, apenas aqueles que são capazes de ver a cor vão aprender, e nadar da luz vermelha para a azul.

Assim como os girinos “normais”, que enxergam, aqueles que receberam o enxerto e a medicação conseguiram detectar o vermelho e se deslocaram para a outra cor. Foram capazes, ainda, de seguir triângulos em movimento, invertendo seu sentido quando as formas o faziam, assim como se estivessem nadando junto de um grupo. Os animais enxertados que não receberam a medicação, no entanto, não foram tão bem.

Todos os girinos dos quais retiraram os olhos passaram por uma modificação para que qualquer nervo que crescesse a partir dos órgãos transplantados emitisse um brilho vermelho em certas condições. Quando Blackiston colocou os girinos que receberam a medicação em uma luz fluorescente sob o microscópio, viu suas caudas se iluminarem com ramos vermelhos: eram novos nervos carregando informação para o sistema nervoso central. Quando ele fez a mesma coisa com os girinos que não foram medicados, conseguiu ver os neurônios do olho enxertado com um brilho vermelho, mas bem poucos deles geraram quaisquer novos nervos.

“A novidade aqui é… um olho que não está devidamente conectado ao sistema nervoso central e mesmo assim fornece um estímulo sensorial que o animal pode usar para se orientar”, disse Bernd Fritzsch, biólogo da Universidade de Iowa que fez experimentos similares.

Danilov, neurocientista de Wisconsin, não está convencido de que essa descoberta possa ser adaptada para humanos num futuro próximo.

Blackiston e Levin sabem que a metodologia não está pronta para ser tentada em humanos. Porém, o que é excitante para eles é que um medicamento já utilizado por pessoas com enxaqueca parece ajudar nervos a crescerem a partir de implantes sem romper nenhum dos outros nervos do corpo. Por enquanto, isso apenas funciona em girinos, mas é um começo.

 

Eric Boodman, STAT

Republicado com permissão da STAT. Esse artigo foi originalmente publicado em 30 de março de 2017
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