Na semana passada foi publicado um estudo que promete revolucionar as Ciências Biológicas e, possivelmente, a forma como muitas doenças são diagnosticadas. Mas, antes de entrar em detalhes, vamos dar uma volta no túnel do tempo.

Em 2004 tive a oportunidade de ver Roger Tsien falar em um curso de microscopia de fluorescência. Seguindo o jeito informal do curso, Tsien nos apresentou um pouco de suas últimas criações no mundo de marcadores fluorescentes. Foi lá que concluí que ele certamente ganharia um prêmio Nobel pelo seu trabalho, profecia que se concretizou no ano passado.

O Nobel de Tsien foi dado pelo uso e abuso da GFP, proteína fluorescente verde. Como o nome diz, a GFP brilha em verde (509 nm) ao absorver luz em um determinado comprimento de luz (488 nm). Se fizermos um tecido expressar a GFP, por exemplo, podemos monitorá-lo usando um microscópio de fluorescência, o mesmo vale para proteínas. Parte da vida acadêmica de Roger Tsien foi dedicada à alteração da GFP, e outras proteínas fluorescentes, para gerar uma paleta variada de cores, todas usadas para entender o intricado funcionamento das células.

Uma das coisas que mais me impressionou na palestra de Roger Tsien foi sua idéia de desenvolver marcadores fluorescentes na faixa do infravermelho. Explico: todos os marcadores fluorescentes funcionam na faixa do espectro visível e do ultravioleta. No entanto, estes comprimentos de onda são muito absorvidos pelos tecidos vivos, o que não acontece com ondas na faixa do infravermelho! Ou seja: um marcador fluorescente no infravermelho pode ser usado para monitorar organismos inteiros por causa da sua alta penetração, enquanto marcadores no espectro visível ou ultravioleta exigem camadas finas de células.

Cinco anos se passaram e, na Science da semana passada, vemos o fruto dos trabalhos de Roger Tsien: as IFP (proteínas fluorescentes infravermelhas). Se as GFPs e demais vieram de águas-vivas e corais fluorescentes, as IFPs foram modificadas a partir de fitocromos de bactérias. Estas proteínas precisam de uma molécula extra para se tornar fluorescentes: a biliverdina.

As IFPs são excitadas a 686 nm e emitem a 713 nm, longe das fortes absorções da hemoglobina (tudo abaixo de 650 nm) e da água (tudo acima de 900 nm). Nesta faixa de 650 nm a 900 nm, o corpo é basicamente trasnparente, o que permitiu a equipe de Roger Tsien fazer imagens de um fígado de um camundongo vivo expressando IFPs. Para fazer o fígado expressar a IFP, ele usou um vírus, que somente infecta o fígado, para entregar os genes para IFS. A biliverdina foi entregue através de injeções intravenosas.

O resultado é espantoso: no primeiro quadro abaixo, podemos ver a IFS sem a biliverdina, no segundo quadro, a IFS com biliverdina. No terceiro quadro temos a mKate, a melhor proteína até então. No último quadro, temos a GFP, que não é possível ser detectada. Tudo isso usando um camundongo intacto!

Utilizando técnicas avançadas de tratamento de imagens é possível até ter uma definição melhor do fígado expressando a IFS! E esta é a primeira geração de IFPs: utilizando-se técnicas evolutivas que criam mutações aleatórias nas IFS, é possível desenvolver IFS mais brilhantes, mais duradouras ou de outras cores (e agora, criacionistas?).

Ainda é possível criar aparelhos que utilizam-se técnicas semelhantes à tomografia, para aumentar ainda mais a resolução das imagens, abrindo a possibilidade de se fazer ferramentas diagnósticas mais precisas no campo da saúde. Imagine só poder marcar tumores com a IFS e poder acompanhar se ele está se espalhando? Ou poder ver se as células-tronco que colocaram para reparar a sua coluna estão se desenvolvendo bem? Todas estas possibilidades se abrem com este trabalho!

5 anos atrás previ que Roger Tsien ia ganhar um prêmio Nobel. Será que ele está a caminho de um segundo?

Shu, X., Royant, A., Lin, M., Aguilera, T., Lev-Ram, V., Steinbach, P., & Tsien, R. (2009). Mammalian Expression of Infrared Fluorescent Proteins Engineered from a Bacterial Phytochrome Science, 324 (5928), 804-807 DOI: 10.1126/science.1168683