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Robótica
Controle seus genes com o pensamento
Com informações do ETHZ - 14/11/2014
O implante optogenético, que reage à luz infravermelha, talvez seja o maior avanço de todo o sistema.
[Imagem: Marc Folcher et al. - 10.1038/ncomms6392]
Cura de doenças com o pensamento
A coisa toda soa como a cena de Star Wars, quando o Mestre Yoda instrui o jovem Luke Skywalker a usar a força para retirar o velho X-Wing do pântano.
Marc Folcher e seus colegas do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça desenvolveram um método de regulação genética que usa ondas cerebrais específicas para controlar a conversão de genes em proteínas - a chamada expressão genética.
O sistema, controlado por ondas cerebrais humanas, foi testado e funcionou em culturas de células humanas e em camundongos.
"Pela primeira vez conseguimos captar ondas cerebrais humanas, transferi-las sem fios para uma rede de genes e regular a expressão de um gene dependendo do tipo de pensamento. Ser capaz de controlar a expressão genética através do poder do pensamento é um sonho que estamos perseguindo há mais de uma década," disse o professor Martin Fussenegger.
Fussenegger espera que um implante controlado pelo pensamento possa um dia ajudar a combater doenças neurológicas, como síndrome do encarceramento, dores de cabeça crônicas, dores nas costas e epilepsia, através da detecção de ondas cerebrais específicas em um estágio inicial, usando o pensamento para desencadear e controlar a produção de determinados agentes no momento certo e no local certo do corpo.
Produção de proteínas controlada pelo pensamento
O sistema usa um capacete com sensores para captar ondas cerebrais, como em um eletroencefalograma. As ondas cerebrais são analisadas, gravadas e transmitidas sem fio via Bluetooth para um dispositivo que controla um gerador de campo eletromagnético. Esta bobina fornece uma corrente de indução para o dispositivo principal, o implante que foi testado em culturas de células humanas e em camundongos.
A corrente induzida acende uma luz no implante: um LED integrado emite luz na faixa do infravermelho próximo e ilumina uma câmara de cultura contendo células geneticamente modificadas. Quando a luz infravermelha ilumina as células, elas começam a produzir a proteína desejada.
Este diagrama mostra como o implante recebe as ondas cerebrais, interpreta-as e transforma-as em eletricidade para acender o LED e disparar a produção da proteína.
[Imagem: Marc Folcher et al. - 10.1038/ncomms6392]
Concentração, meditação e biofeedback
O sistema foi controlado pelos pensamentos de vários voluntários. Durante os testes, os pesquisadores usaram SEAP, uma proteína humana fácil de detectar que se difunde a partir da câmara de cultura do implante na corrente sanguínea do animal de laboratório.
Para regular a quantidade de proteína produzida, os voluntários foram classificados de acordo com três estados mentais: concentração, meditação e biofeedback.
Os voluntários em concentração - eles se concentravam jogando Minecraft - induziram a produção de valores médios de SEAP na corrente sanguínea dos camundongos. Aqueles completamente relaxados - em meditação - induziram valores SEAP muito elevados nos animais de laboratório.
Para o biofeedback, os voluntários observavam o LED do implante no corpo do camundongo e então conseguiam conscientemente ligar e desligar a luz do LED, o que gerou a produção de quantidades variáveis de SEAP na circulação sanguínea dos animais, de acordo com a vontade de cada um.
"Controlar genes dessa forma é algo completamente novo e é único em sua simplicidade," explicou Fussenegger.
Implante optogenético
O implante optogenético, que reage à luz infravermelha, talvez seja o maior avanço de todo o sistema, uma vez que o controle de equipamentos pelas ondas cerebrais tem sido demonstrado em uma variedade de situações, e acender um LED está entre as mais simples delas.
No implante, a luz incide sobre uma proteína geneticamente modificada para se tornar sensível à luz, controlando a produção de SEAP no interior das células dos animais.
A luz na faixa do infravermelho próximo foi usada porque esse comprimento de onda geralmente não é prejudicial às células humanas, pode penetrar profundamente no tecido e permite que o funcionamento do implante seja monitorado visualmente.
Bibliografia:
Artigo: Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant.
Autores: Marc Folcher, Sabine Oesterle, Katharina Zwicky, Thushara Thekkottil, Julie Heymoz, Muriel Hohmann, Matthias Christen, Marie Daoud El-Baba, Peter Buchmann, Martin Fussenegger