Eficaz, específico, com ação reversível e não prejudicial: o identikit do biomaterial perfeito parece corresponder aos flocos de grafeno, objeto de um novo estudo realizado pela SISSA – Escola Internacional de Estudos Avançados de Trieste, Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) de Barcelona e o Instituto Nacional de Grafeno da Universidade de Manchester, no âmbito do projeto European Graphene Flagship. Esse nanomaterial tem demonstrado capacidade de interagir com as funções do sistema nervoso em vertebrados de maneira muito específica, interrompendo a formação de um processo patológico que leva a comportamentos relacionados à ansiedade.
“Nós mostramos anteriormente que quando os flocos de grafeno são entregues aos neurônios, eles interferem espontaneamente com as sinapses excitatórias, evitando transitoriamente a liberação de glutamato dos terminais pré-sinápticos”, disse Laura Ballerini da SISSA, líder da equipe que realizou o estudo “O óxido de grafeno previne lateralmente a plasticidade sináptica disfuncional da amígdala e reverte o comportamento de ansiedade de longa duração em ratos “, publicado recentemente na Biomaterials.
Os pesquisadores investigaram se essa redução na atividade sináptica era suficiente para modificar os comportamentos relacionados, em particular os patológicos que se desenvolvem devido a uma hiperfunção transitória e localizada das sinapses excitatórias. Essa abordagem fortaleceria a estratégia de direcionamento seletivo e transitório das sinapses para prevenir o desenvolvimento de patologias cerebrais, usando os chamados tratamentos medicamentosos precisos.
Para testar essa hipótese, a equipe se concentrou no transtorno de estresse pós-traumático (TEPT) e realizou os experimentos em duas fases, in vivo e in vitro.
“Analisamos comportamentos defensivos causados em ratos pela presença de um predador, usando a exposição ao odor de gato, para induzir uma memória aversiva”, explica Audrey Franceschi Biagioni da SISSA, a primeira autora do estudo. “Se exposto ao odor do predador, o rato tem uma resposta defensiva, se escondendo, e essa experiência fica tão bem gravada na memória, que quando o animal é colocado no mesmo contexto mesmo seis dias depois, o animal se lembra do odor do predador e age do mesmo comportamento protetor. Este é um modelo bem conhecido e consolidado, que usamos para reproduzir um comportamento de estresse. A exposição ao predador pode modificar as conexões neuronais, um fenômeno que é tecnicamente conhecido como plasticidade, e aumenta a sináptica atividade em uma área específica da amígdala que, portanto, representou o alvo de nosso estudo para testar os efeitos do nanomaterial.”
Laura Ballerini acrescenta: “Nossa hipótese é que os flocos de grafeno que mostramos inibir temporariamente as sinapses excitatórias (sem causar inflamação, danos aos neurônios ou outros efeitos colaterais) poderiam ser injetados na amígdala lateral quando a plasticidade associada à memória fosse consolidada. Se o nanomaterial foi eficiente no bloqueio das sinapses excitatórias, deveria inibir a plasticidade e diminuir a resposta relacionada à ansiedade.E foi o que aconteceu: os animais que receberam flocos de grafeno, após seis dias, ‘esqueceram’ as respostas relacionadas à ansiedade, resgatando seu comportamento. ”
A segunda parte da pesquisa foi realizada in vitro. “In vivo pudemos observar apenas mudanças comportamentais e não podíamos avaliar o impacto dos flocos de grafeno nas sinapses”, explica Giada Cellot, pesquisadora do SISSA e primeira autora do estudo junto com Audrey Franceschi Biagioni. “Experimentos in vitro permitiram trabalhar em um modelo simplificado, para obter insights sobre os mecanismos pelos quais os flocos de grafeno podem interagir com os neurônios. Usamos culturas neuronais obtidas da amígdala, a região do cérebro onde ocorre a resposta ao estresse, e nós observaram que os efeitos dos nanomateriais eram específicos para as sinapses excitatórias e uma curta exposição aos flocos de grafeno poderia prevenir a plasticidade patológica das sinapses. ”
Graças a esses achados, flocos de grafeno têm mostrado seu potencial como nanoferramentas (ferramentas biomédicas compostas por nanomateriais) que podem atuar de forma específica e reversível na atividade sináptica para interromper um processo patológico e, portanto, podem ser utilizadas também para transportar drogas ou para outras aplicações no campo da medicina de precisão.
Publicado em 11/03/2021 14h36
Artigo original:
Estudo original: