Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram um sistema avançado de bioluminescência inspirado na larva-trenzinho (Phrixotrix hirtus), espécie que ocorre quase exclusivamente no Brasil e é o único organismo conhecido capaz de emitir luz vermelha. A ferramenta foi desenhada para imageamento de processos biológicos e patológicos em mamíferos, com potencial de acompanhar fenômenos em tempo real, inclusive em camadas profundas de tecido.
Aplicações de bioluminescência em mamíferos enfrentam uma limitação bem documentada: tecidos ricos em hemoglobina, mioglobina e melanina absorvem parte significativa da luz emitida por sistemas que tendem ao azul, verde ou verde-amarelo, reduzindo a detecção do sinal. Por isso, segundo os pesquisadores, a estratégia é deslocar a emissão para a faixa do vermelho distante, que atravessa com mais facilidade esses tecidos, inclusive tecido ósseo.
O avanço mais recente do grupo é um sistema que gera bioluminescência com comprimentos de onda acima de 650 nanômetros, chegando a 660 nm, descrito como mais brilhante, estável e duradouro do que sistemas atualmente usados. O estudo teve apoio da FAPESP e foi publicado na revista Chemical & Biomedical Imaging, dentro de uma linha de pesquisa sediada no Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS), em Sorocaba (SP).
O trabalho se conecta a uma trajetória iniciada com a clonagem, no fim dos anos 1990, da enzima responsável pela luz vermelha na cabeça da larva, uma luciferase. Agora, a equipe reporta uma nova ferramenta baseada em uma versão mutante da molécula e em química combinatória. A proposta é ampliar o uso de luciferases como genes-repórteres e biossensores em modelos animais relevantes para as ciências biomédicas, como ratos, camundongos e coelhos.
Na prática, luciferases são usadas para produzir luz quando encontram uma condição de interesse experimental, permitindo monitorar, por exemplo, expressão gênica, mudanças de pH e presença de bactérias patogênicas. O texto do estudo cita aplicações potenciais como detecção de processos metastáticos, rastreamento de infecções e acompanhamento de reações metabólicas em etapas de pesquisa e desenvolvimento de fármacos, um conjunto de usos que ganha tração quando o sinal consegue atravessar melhor o tecido.
O novo sistema é apresentado como um salto em relação a um resultado anterior do próprio grupo, publicado em 2021, que já operava em 650 nm ao combinar uma luciferase geneticamente modificada da Phrixotrix hirtus com uma luciferina sintética produzida em colaboração com cientistas no Japão. No estudo atual, o deslocamento adicional para o vermelho distante e o ganho de desempenho são atribuídos à combinação entre modificação do substrato (luciferina) e engenharia genética da enzima para aceitar melhor o composto e aumentar o brilho.
A engenharia avançou com alterações em aminoácidos do sítio ativo da luciferase, região responsável pelo “encaixe” com a luciferina. O sistema foi testado em células de mamíferos e apresentou desempenho superior ao do sistema comercial Akaluc/AkaLumine, citado como o mais usado para aplicações em vermelho distante ou infravermelho próximo. O laboratório também mantém um banco com cerca de 20 luciferases selvagens da biodiversidade brasileira e centenas de variantes mutantes, com moléculas e aplicações já patenteadas; além da biomedicina, o texto destaca usos de luciferases como biossensores ambientais para detecção de poluentes e substâncias tóxicas.
Fonte: Sistema avançado de bioluminescência é inspirado em larva de besouro brasileiro
