Como uma lula pode ajuda a tornar células humanas invisíveis

A maneira como polvos, lulas e outras criaturas do mar conseguem se camuflar, mudando rapidamente de cor e até mesmo de textura usando tecidos especializados para manipular a transmissão e o reflexo da luz, sempre fascinou a ciência.

Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Irvine estão descobrindo como projetar células humanas para ter habilidades semelhantes (e não, criar um homem invisível ainda não é possível).

"Por milênios, as pessoas sempre foram fascinadas com a transparência e a invisibilidade desses animais. Nosso projeto centra-se na engenharia de sistemas e tecidos celulares com propriedades controláveis para transmitir, refletir e absorver luz”, disse o principal autor do trabalho, o engenheiro químico e biomolecular Atrouli Chatterjee.

A pesquisa, publicada na Nature Communications, teve como objeto de estudo a fêmea de Doryteuthis opalescens, uma pequena lula opalescente que usa, como principal estratégia para enganar seus predadores (principalmente tubarões e leões marinhos), trocar a cor da faixa que tem nas costas – de translúcido para branco opaco.

Para enganar seus predadores, a fêmea da Doryteuthis opalescens muda a cor de seu corpo.Fonte:  Kevin Lee/Reprodução 

O trabalho da equipe de Chatterjee consistiu em extrair a proteína envolvida na técnica de camuflagem biológica e, depois, introduzi-la em células humanas. O objetivo era descobrir se o poder da lula de dispersar a luz se repetiria em células de outros animais.

Como receptoras, os pesquisadores usaram células humanas renais embrionárias, modificadas geneticamente para expressarem a proteína responsável pelo truque de camuflagem, a reflectina. A lula tem células reflexivas especializadas, os leucóforos; dentro destas, encontram-se os leucossomos, partículas ligadas à membrana e compostas de reflectinas, que produzem a camuflagem iridescente ao dispersar a luz recebida.

Dispersão da luz em células humanas

Depois de extrair a proteína do animal, foi possível, através de microscopia óptica e espectroscopia, ver como as estruturas baseadas na reflectina, ao serem introduzidas nas células humanas, mudavam a dispersão de luz.

"Ficamos surpresos ao descobrir que as células não apenas expressavam a reflectina, mas também s distribuía pelo corpo das células humanas. Conseguimos determinar que as estruturas proteicas se comportaram opticamente quase como nos leucóforos da lula", explicou o coautor do estudo e engenheiro químico e biomolecular, Alon Gorodetsky.

Seu laboratório tem um histórico em desenvolver tecnologias que vem beneficiando áreas como a medicina. Essa pesquisa, por exemplo, poderá levar ao uso da reflectina como marcador biomolecular em microscopia médica e biológica.

Na imagem do microscópio à esquerda é possível ver onde a reflectina estava presente nas células humanas (as regiões escuras, indicadas por setas brancas).Fonte:  UCI/Atouli Chatterjee / Reprodução 

Células humanas refletoras

Além de comprovar que a reflectina permanecia estável e íntegra em células que não de lula, Chatterjee e Gorodetsky testaram se a proteína poderia ser ativada e desativada através de estímulos externos.

Para isso, imprensaram as células entre placas de vidro e aplicaram na cultura diferentes concentrações de cloreto de sódio (o popular sal de cozinha). Aquelas expostas a níveis mais altos de sódio dispersavam mais luz.

Segundo Gorodetsky, “este projeto mostrou que é possível desenvolver células humanas com propriedades ópticas sensíveis a estímulos, através das reflectinas de cefalópodes; essas proteínas conseguem manter suas propriedades em ambientes celulares estranhos.”

O objetivo do estudo não foi o de produzir humanos invisíveis; para os autores, "essas descobertas podem levar ao desenvolvimento de ferramentas biofotônicas exclusivas para aplicações em diversas áreas, como ciência de materiais e bioengenharia, além de facilitar uma melhor compreensão de uma ampla gama de sistemas biológicos, ainda pouco conhecidos."