Brainbow: Como colorir um cérebro

O Doutor em Biomedicina Pablo Barrecheguren fala sobre o termo Brainbow, uma técnica que permite distinguir neurônios vizinhos.

Em 1906 o premio Nobel de Medicina foi compartilhado entre Camilo Golgi e Santiago Ramón y Cajal. Em grande parte foi concedido a Golgi por criar um tipo de coloração que marcava os neurônios e suas ramificações, mas esta tinha o problema de que, por haver tantos neurônios, era muito difícil ver onde começava e terminava cada neurônio.

Cajal alterou a coloração para que tornasse distinguíveis muito menos neurônios, o que permitiu ver individualmente cada uma das células e descobrir que, na comunicação entre neurônios, existem espaços de separação.

El Brainbow

Assim, desde os primórdios da histologia tem sido um problema constante distinguir os neurônios e suas prolongações dentro de uma coloração.

E não é para menos, já que nosso cérebro contém mais de 100.000 quilômetros de conexões, mas felizmente em 2007 foi publicada a primeira versão de uma técnica que permite ver individualmente cada uma dessas conexões: o Brainbow.

Los conceptos del Brainbow

Esta técnica baseia-se em dois conceptos muy sencillos:

1. É possível gerar animais transgênicos que expressam proteínas fluorescentes de diferentes cores. Por exemplo, existe a proteína fluorescente verde (GFP, Green fluorencent protein) o la proteína fluorescente roja (RFP, Red fluorencent protein).
2. Se cada célula de um tecido animal tem diferentes tipos dessas proteínas fluorescentes e em diversas quantidades, então cada célula terá uma cor diferente.

A partir dessa base, geraram-se animais (inicialmente trabalhou-se com camundongos) que tinham três ou quatro proteínas fluorescentes diferentes que se misturavam graças à ativação de um gene (uma recombinase também introduzida artificialmente no genoma), o qual mistura aleatoriamente as quantidades e tipos de proteínas fluorescentes em cada célula.

O resultado disso é que se obtêm aproximadamente 100 combinações diferentes de cores. Aqui a chave é que essa mudança de cor é permanente e marca toda a célula, inclusive suas ramificações.

Como isso ocorre nos neurônios do cérebro, isso permite um estudo detalhado do que se conhece como o conectoma, (o conjunto de conexões entre neurônios) e já facilita analisar ao microscópio onde se conecta cada neurônio.

Embora, isso sim, seja necessário um importante trabalho de bioinformática e microscopia eletrônica para lidar com um volume tão grande de conexões.

Mas o estudo do conectoma vale a pena, pois são as conexões que permitem a passagem de informação entre corpos neuronais e são elas que realmente explicam como funciona o cérebro cada vez que executa uma tarefa.

El Brainbow en otros organismos

A importância do Brainbow é tal que ele foi importado para outros organismos onde é possível a manipulação genética.

Um exemplo é Drosophila melanogaster, a mosca-da-fruta, onde existe uma intensa investigação neurocientífica tanto a nível básico estudando o desenvolvimento cerebral, como a nível biomédico, com trabalhos que usam a Drosophila para investigações sobre o Parkinson ou o Alzheimer.

E outro exemplo é o Dario rerio ou peixe-zebra, que graças ao fato de ser transparente durante as primeiras fases do seu desenvolvimento é usado para o estudo da formação inicial do sistema nervoso dos vertebrados.

Além disso, não se deve esquecer que embora originalmente o Brainbow tenha sido uma técnica desenvolvida para estudos neurocientíficos, é possível adaptar essa ferramenta em outros tipos de tecidos.

El Brainbow y la biología celular

Com tudo isso, o Brainbow tornou-se uma das ferramentas mais populares da biologia celular. Ainda se mantém como uma importante ferramenta no estudo do conectoma, que é, sem dúvida, o grande desafio neurocientífico do século XXI.

Mas também pode ser usado em outras tarefas, como por exemplo o estudo de linhagens celulares: uma vez ativada a técnica, a mudança de cor nos neurônios é permanente e, além disso, é hereditária.

Isto é, se essa célula se divide, suas células filhas manterão a cor de sua célula progenitora. Isso permite estudar com precisão quais células dão origem a quais tecidos, ajudando assim a entender com maior profundidade o campo das células-tronco neuronais.

E é que o Brainbow não somente é uma das técnicas mais vistosas da biologia molecular, mas também é uma das mais versáteis.

Bibliografía

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