Luz de vagalume vira sensor que detecta alterações nas células humanas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/02/2025

Conceito do biossensor derivado da enzima de um vagalume descoberto pela própria equipe.
[Imagem: Vanessa R. Bevilaqua et al. - 10.3390/bios15010018]

Biossensor

Pesquisadores brasileiros criaram um biossensor - um sensor inspirado na biologia - que indica visualmente mudanças de pH nas células, o que pode ser útil no estudo de doenças e na avaliação da toxicidade de um novo medicamento, por exemplo.

A chave para a construção desse biossensor é o gene que codifica uma enzima de um vagalume recentemente descoberto no campus de Sorocaba da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), batizado de Amydetes vivianii, em homenagem ao seu descobridor, o professor Vadim Viviani, que também liderou a criação deste novo sensor.

A enzima, chamada luciferase, muda de cor, passando do verde-azulado para o amarelo e o vermelho, à medida que a acidez diminui nos fibroblastos, o tipo celular mais comum do tecido conjuntivo. E com a vantagem de que é um brilho com bastante intensidade e estabilidade, algo que não havia sido alcançado com outras luciferases.

As luciferases são enzimas encontradas em seres vivos bioluminescentes, que geram luz quando oxidam a luciferina, um composto que também precisa estar presente no processo. Mas elas normalmente não operam bem na faixa dos 36 °C, em que as células dos mamíferos funcionam. O novo vagalume resolveu esse problema.

"Dentro da célula, as mudanças de pH podem ser indicadoras de processos como homeostase, proliferação e morte celular, entre outros. Nossa técnica tem potencial para estudar doenças ou a toxicidade de fármacos, por exemplo," disse a pesquisadora Vanessa Bevilaqua, da PUC de São Paulo.

Em cima: Luciferase modificada aplicada em células de mamíferos gera um semáforo de acidez: pH 6 (vermelho), 7 (amarelo) e 8 (verde); embaixo, vagalume descoberto pela equipe.
[Imagem: Gabriel Pelentir/Vadim Viviani]

Luz de vagalume

A mesma equipe já havia desenvolvido a aplicação da luciferase de outro vagalume, do gênero Macrolampis, para indicar o pH de células bacterianas.

Quando eles testaram aquele sensor em células de mamíferos, porém, a bioluminescência emitida pela luciferase do Macrolampis se mostrou muito avermelhada, além de mudar pouco com alterações de pH, não tendo estabilidade acima de 36 °C e diminuindo a efetividade necessária.

"A nova luciferase foi modificada para ser mais bem expressa em células de mamíferos. Além de ter uma maior amplitude de mudança de cor da luz, tem uma estabilidade maior e propicia um brilho [intensidade] mais forte. A técnica não é tóxica e não depende de fonte de luz externa, como no caso da fluorescência, outra forma de utilizar luz para estudar células," explicou Vadim.

Nos testes foi possível fotografar a luz emitida pelas luciferases nas células de mamíferos mesmo com a câmera fotográfica de um telefone celular. O brilho foi intenso pelos primeiros 30 minutos, quando começou a diminuir. Contudo, embora mais fraco, se manteve por pelo menos 12 horas, podendo ser detectado com um equipamento de fotodetecção especializado.

"Com isso, é possível usar a cor da luz para indicar o pH dentro de células, incluindo as humanas, e inferir se há estresse celular ou outro efeito relacionado com a acidez. É algo inédito e que desenvolvemos totalmente no Brasil," disse Vadim. "Com este desenvolvimento, abrimos um leque de perspectivas que vão desde bioensaios de toxicidade de fármacos e cosméticos, efeito de biomateriais em células humanas e até mesmo novas formas de estudar células cancerígenas," acrescentou Vanessa.

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