Diapositivo 1
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Lighting Up the Brain Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Ana Leal Joana Saraiva Joana Sousa Artigo de Miesenböck, Gero 1937 – Sir Charles Scott Sherrington, universidade de Oxford Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações “Swiftly the head-mass becomes na enchanted loom where milliond of flashing shuttles weave a dissolving pattern, always a meaningful pattern though never na abiding one; a shifting harmony of subpatterns.” Compreender o funcionamento dos neurónios Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Optogenética • Visualizar Optogenética • Compreender Sensores de actividade neural • Controlar Controlo remoto Aplicações Engenharia genética + Óptica Sistema Nervoso Impulsos nervosos Optogenética Entrada de cálcio nas células Sensores de actividade neural Libertação de neurotransmissores Controlo remoto Aplicações Activam / Inibem células alvo Optogenética: Tornar visíveis os sinais eléctricos Sensores de actividade neural Tintas sintéticas Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Objectivo: Permitir observar a actividade dos neurónios Como? Reagem a diferenças de potencial eléctrico ou a mudanças na concentração de cálcio, colorindo os neurónios Problema: Coloram todos neurónios indiscriminadamente Neurónios produtores de dopamina (dopaminérgicos) contêm Genes codificadores de enzimas envolvidas na produção de dopamina Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações afastados Neurónios não dopaminérgicos Molécula do neurotransmissor dopamina Manipulação genética Optogenética Gene que codifica a dopamina Gene que codifica o corante Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Produção de corante apenas nos neurónios dopaminérgicos (destacam-se dos restantes neurónios) Corante codificado por um gene Proteína • Corante natural Medusa Optogenética • Observação de células vivas Sensores de actividade neural Medusa Aequorea victoria Controlo remoto • Modificação genética Aplicações Voltagem/Cálcio Neurotransmissores Estrutura b-can da GFP Controlo remoto Fruit Flies Optogenética Sensores de actividade neural • Cérebros visíveis num só campo de visão • Fácil manipulação genética Estimulação celular Controlo remoto Aplicações Mudança comportamental Hemisfério cerebral e antena do olho da Drosophila melanogaster, no terceiro estádio de larva Estímulos indirectos Eléctrodos não detectam com tanta precisão Optogenética Sensores de actividade neural Estudo de um número restrito de células Controlo remoto Aplicações Difíceis de aplicar a alguns conjuntos de células Estímulos luminosos Actuadores Fotoreceptores geram sinais eléctricos em resposta a luz Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Rodopsinas (antenas que absorvem a luz) Neurónio da retina Aplicações Manipulação genética Primeiros actuadores geneticamente modificados Melanopsina Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Impulso eléctrico Movimento reflexo Luz impulsionada Gerador modelo Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Libertação de neurotransmissores Actuadores Aplicações Comportamento Comando (químicos sensíveis à luz) Laser Optogenética Moscas normais Moscas modificadas Sensores de actividade neural Controlo remoto Voam Aplicações Células do comando e gerador modelo funcionam Reacção visual ? Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Cortou-se a cabeça às moscas Mesmo assim voaram Aplicações Laser controlou o gerador modelo Possíveis aplicações Clínicas • Próteses sensíveis • Terapia para desordens de movimentos Optogenética Sensores de actividade neural Doença de Parkinson Controlo remoto • Regulação de humor e comportamento Aplicações • Recuperação de neurónios da retina Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações Muito se mantém por descobrir, mas o futuro da Optogenética é bastante promissor Bibliografia Optogenética Sensores de actividade neural Controlo remoto Aplicações • Lighting Up the Brain, Miesenböck, Gero; Scientific American; Oct2008, Vol. 299 Issue 4, p52-59, 8p, 10 color • “Remote Control of Fruit Fly Behavior” in http://www.cell.com/ • Remote Control of Behavior through Genetically Targeted Photostimulation of Neurons. Susana Q. Lima and Gero Miesenböck in Cell, Vol. 121, No. 1, pages 141-152; 2005.
