Biólogos demonstraram um estimulador óptico do coração em moscas

Os biólogos conseguiram criar um estimulador optogenético do coração que afeta as contrações cardíacas com pulsos de laser. A descrição de um experimento bem-sucedido realizado em moscas de Drosophila apareceu esta semana na revista Science Advances.

Os estimulantes clássicos do coração funcionam enviando impulsos elétricos para as células de um órgão. Sob a influência de impulsos, as células se contraem e, portanto, um ritmo constante dos batimentos cardíacos é mantido. Nesta experiência, os cientistas usaram as conquistas de um campo relativamente novo da ciência, a optogenética .

Na optogenética, para estimular as células (principalmente os biólogos estavam envolvidos nos neurônios), elas são geneticamente modificadas, forçando as células a produzir proteínas especiais - canais de íons que permitem que os íons viajem através da membrana celular. Devido à presença dessas proteínas, as células começam a responder à luz.

No início do desenvolvimento da optogenética, os animais experimentais tiveram que introduzir fibras no corpo para fornecer pulsos de luz à região de interesse. Este ano, os cientistas americanos desenvolveram implantes microscópicos sem fio equipados com um módulo de rádio e LED. Eles são capazes de ligar e desligar por controle externo.

Em nosso experimento, esses truques não foram necessários. As moscas de Drosophila foram geneticamente preparadas para o coração responder à luz, e a estimulação foi realizada por pulsos de laser que penetraram no exoesqueleto no abdômen da mosca. No decorrer do experimento, verificou-se que, quando os pulsos de laser eram aplicados a uma frequência de 10 Hz, os corações inchados batiam em total conformidade com os pulsos fornecidos.


No vídeo, os batimentos cardíacos voam de forma independente e sob a influência de pulsos de laser

Chao Zhou [ do Chao de Zhou ], professor assistente de bioengenharia da Universidade de Lihayskogo, que liderou o trabalho, diz que os marcapassos ópticos existem várias vantagens em relação aos tradicionais. Por exemplo, um estimulador óptico não precisa ser implantado. Ele age apenas em um determinado conjunto de células, enquanto a elétrica pode afetar o tecido circundante.

Estudos semelhantes já foram realizados com sucesso em outras criaturas favoritas de biólogos - peixe-zebra e ratos. No entanto, no caso dos peixes, a exposição era possível apenas na fase embrionária e nos camundongos, quando o peito era aberto. Nesse caso, a estimulação não invasiva foi demonstrada em laboratório.


O pesquisador americano Seymour Benzer mantém o modelo da Drosophila, já

que no caso das moscas da Drosophila é possível influenciá-las em todas as etapas do desenvolvimento, o que permite aos cientistas testar hipóteses interessantes. Por exemplo, estudando moscas especialmente chocadas com predisposição a ataques cardíacos, pode-se determinar se a estimulação do embrião em desenvolvimento afetará a melhoria da situação dos batimentos cardíacos em moscas adultas.

Obviamente, essa tecnologia ainda não foi adaptada para experimentos em humanos. Você precisará implantar cirurgicamente o estimulador ou desenvolver um sistema no qual as células responderão à radiação na parte próxima do infravermelho do espectro (capaz de penetrar nos tecidos). É verdade que, para isso, será necessário descobrir como focalizar essa radiação para que ela não se espalhe pelos tecidos. Mas Zhou tem certeza de que não há nada impossível.


O primeiro marcapasso implantável do mundo da Siemens Elema. Os

marcapassos começaram a ser usados ​​nos anos 50. O primeiro protótipo foi localizado fora do corpo e recebeu energia através dos fios.

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