Brasileiros obtêm imagem de neurônios em 3D com acelerador de partículas
Um neurônio em três dimensões. Foi o que cientistas brasileiros obtiveram ao unir microtomografia de raio X feita a partir de um acelerador de partículas.
O resultado do trabalho pode, futuramente, impactar a compreensão da neurodegeneração e de doenças como alzheimer e parkinson.
A técnica, que parece complexa, pode ser resumida de uma forma simples. Tratase de girar uma amostra do cérebro em frente a um feixe de raios X. Depois, como em um quebra-cabeças, as 2.048 imagens obtidas são montadas com matemática e computação. Assim forma-se a imagem do cérebro e dos neurônios em 3D.
Uma das principais vantagens do método é sua praticidade. “Conseguimos uma imagem da célula no estado íntegro dela. Ela está ali no órgão, não tivemos que fazer nenhum outro tipo de manipulação”, diz Matheus Fonseca, pesquisador do LNBio (Laboratório Nacional de Biociências, parte do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, Cnpem) e um dos autores do estudo.
Nos procedimentos atuais mais comuns há necessidade de limpeza e fatiamento —sim, literalmente— do cérebro objeto de estudo, de acordo com Fonseca.
Enquanto isso, na metodologia desenvolvida pelos pesquisadores brasileiros, basta mergulhar o órgão numa solução de mercúrio e obter as imagens a partir da microtomografia.
É aqui que entra o acelerador de partículas do LNLS (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron), em Campinas (SP). Os cientistas do centro de pesquisas usaram a radiação do acelerador para criar as imagens em 3D.
“É exatamente a mesma tomografia que fazemos no hospital”, diz Nathaly Archilha, do LNLS e líder da estação de pesquisa de microtomografia de raios X. “A principal diferença é que conseguimos fazer isso numa resolução altíssima”, diz a pesquisadora.
Segundo a cientista, em sua estação de microtomografia, ela consegue produzir visualizações de até 1 micrômetro. “É como se você pegasse um fio de cabelo e dividisse por 50 partes”, afirma.
A amostra de Fonseca, por exemplo, tinha poucos centímetros (o cérebro inetiro do camundongo) e os neurônios mediam cerca de 10 micrômetros.
Assim que o Sirius —segunda fonte de luz síncrotron (radiação produzida com a aceleração de partículas, daí o nome do laboratório) de quarta geração no planeta, em construção também em Campinas— entrar em atividade, espera-se que seja possível obter resoluções até dez vezes superiores ao que se tem hoje, ou seja, alcançar a escala dos 100 nanômetros
“Essa tecnologia também vai permitir uma tomografia interior. Você faz uma imagem em baixa resolução e dá zoom exatamente na área de interesse”, afirma a pesquisadora do LNLS.
A imagem é muito bonita, é legal ver partes internas do corpo que só conhecemos por ilustrações de livros escolares, mas talvez você se pergunte: qual a relevância disso?
Fonseca diz que entender como os neurônios se comunicam e como a estrutura neural está montada para exercer determinadas funções —área de estudo conhecida como conectômica— é importante para compreendermos as doenças neurodegenerativas, como alzheimer e parkinson.
“Através dessa técnica conseguimos ver o neurônio inteiro e entender os processos de neurodegeneração em diversas doenças”, afirma o pesquisador do LNBio. “Entendemos muito bem os mecanismos dessas doenças. Mas o que acontece, em nível celular, numa célula de um cérebro intacto? Como ela morre, onde ela morre?”
O cientista cita a doença de Parkinson como exemplo, na qual há acúmulo da proteína alfa-sinucleína. “Será que existe localização preferencial de acúmulo dessa proteína dentro da célula? Essas são perguntas para serem respondidas, principalmente se conseguirmos visualizar isso em três dimensões.”
Além disso, com o conhecimento detalhado das estruturas neurais —o mapa neural em desenvolvimento— é possível imaginar a criação de drogas que tenham ação específica em determinadas áreas de interesse para doenças.
Segundo Fonseca, uma colaboração com a Unifesp (Universidade Federal de São Paulo) será realizada para que o estudo seja feito também com cérebros humanos.
O estudo foi publicado na segunda (13), na revista Scientific Reports, do grupo Nature.