Optogenética

• Processo: 15/25570-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2017
• Área de conhecimento: Ciências da Saúde - Medicina - Clínica Médica
• Pesquisador responsável: Fernando Cendes
• Beneficiário: Jessica Stoppa Vianna
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências Médicas (FCM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07559-3 - Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia - BRAINN, AP.CEPID
• Assunto(s): Epilepsia Animais geneticamente modificados Neurologia Optogenética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Animais transgenicos | epilepsia | optogenética | Neurologia

Resumo

A estimulação elétrica do tecido nervoso utilizando microeletrodos é uma ferramenta amplamente utilizada em modelos animais de epilepsia (Norwood et al., 2010; Tu and Bazan 2010). Entretanto, a estimulação eletrica não possui a seletividade necessária para discernir circuitos neurais discretos presentes em uma determinada área cerebral, especialmente quando se considera que neurônios que participam de um determinado circuito funcional estão frequentemente inseridos em regiões que possuem populações neurais heterogêneas (Boyden et al 2005, Fenno et al 2011). Uma nova ferramenta que pode superar as limitações do uso de microeletrodos consiste em canais catiônicos sensíveis a luz provenientes de microrganismos tais como a canelorodopsina-2 (CHR2) (Boyden et al 2005). A CHR2 é um gene único que codifica um canal catiônico formado por 315 aminoácidos, organizados em 7 hélices trans-membrana. Este canal é aberto quando exposto à luz azul, apresentando uma rápida cinética de abertura. Neurônios de mamíferos, quando transformados para expressar CHR2, podem ser despolarizados por exposição a luz azul, podendo ser controlados com precisão temporal suficiente para permitir a geração de espículas elétricas únicas, tanto in vivo quanto in vitro (Boyden et al 2005; Osawa et al 2013). Uma das primeiras linhagens de animais transgênicos desenvolvidas que apresentavam expressão estável do CHR2 no tecido nervoso foi a linhagem de camundongos Thy-ChR2-YFP. Nesta linhagem a expressão do canal CHR2 é controlada pelo promotor Thy1, resultando na expressão da construção por todo o tecido nervoso (Arenkiel et al 2007). O implante crônico de fibra ótica nos cérebros destes animais transgênicos permite o controle da atividade elétrica de regiões discretas com controle temporal preciso (Osawa et al 2013). O uso de roedores transgênicos expressando CHR2, tais como a linhagem Thy-ChR2-YFP, podem ser vantajosos para indução de modelos de epilepsia devido a possibilidade de grande controle espacial da região a ser estimulada, ausência de artefatos de estímulo que são comumente observados na estimulação elétrica e possível compatibilidade do sistema de estimulação com equipamentos de ressonância magnética (Lee et al, 2010). Adicionalmente, o controle temporal da estimulação é similar àquela alcançada com o emprego de microeletrodos ((Deisseroth et al 2011). O estabelecimento de expressão estável da construção utilizando o promotor Thy1 após injeção pronuclear em roedores leva a um padrão aleatório de expressão em diferentes subpopulações de neurônios em diferentes linhagens de animais (Arenkiel et al 2007). Desta forma, a geração de diversas linhagens com a mesma construção permite a busca de animais que apresentem um perfil de expressão mais adequado à estimulação de regiões do sistema nervoso relevantes para modelos animais de epilepsia. Plano de trabalho específico ao bolsista TT2 Manutenção do biotério A manutenção de um ambiente livre de patógenos específicos (SPF) é crucial para o desenvolvimento adequado de linhagens transgênicas. O bolsista TT2 selecionado será capacitado para realizar procedimentos rotineiros para manutenção dos animais, sanitização das acomodações, equipamentos de manipulação animal e esterilização de comida e água. Uma jornada de trabalho de 40 horas semanais será necessária para efetuar o plano de trabalho. (AU)