Curso de ciências físicas e biomoleculares foi o trampolim
Caio Rimoli em seu mestrado no IFSC/USP (Arquivo pessoal)
Os anos de 2020 e 2021 constituíram um período muito delicado e conturbado para a área da educação em termos mundiais, mas certamente mais preocupante para todos quantos, após a graduação, se lançaram em seus mestrados, doutorados e pós- doutorados: a pandemia, na sua forma mais abrangente e agressiva, mutilou as expectativas de milhões de jovens universitários ao redor do planeta e o Brasil não foi exceção, arrastando, com ela, outras dificuldades.
Caio Vaz Rimoli (35), egresso do IFSC/USP, com bacharelado em Ciências Físicas e Biomoleculares (2012) e título de mestre em Física Aplicada, Opção Biomolecular (2015), terminou seu doutorado em biofísica, no Institut Fresnel, na Aix-Marseille Université (2020 – França), tendo sido um dos jovens pesquisadores brasileiros que sentiu que sua progressão na ciência poderia ficar comprometida a partir desse momento e não apenas devido à pandemia. Com efeito, ao arriscar iniciar sua busca por um pós-doutorado no final de 2020 e no ano seguinte, o ex-aluno do IFSC/USP confrontou-se com mais uma dificuldade, essa devido ao radical corte de verbas imposto pelo governo para as bolsas disponibilizadas pelas agências brasileiras de apoio à ciência. Com a maior parte de seu doutorado feito em Marselha (França), onde conheceu muitas pessoas ligadas à academia, Caio Rimoli não teve outra hipótese senão concorrer a uma posição nesse país, uma corrida que, com muita persistência, deu resultado no início de 2022 ao ser contratado como pesquisador pós-doutorado no Laboratoire Kastler Brossel, infraestrutura de pesquisa que atua conjuntamente com outras instituições, como, por exemplo, a École Normale Supérieure (ENS/PSL) e com a Sorbonne Université, em Paris.
“O Laboratoire Kastler Brossel é um centro de pesquisa muito forte na área de mecânica quântica, sendo que há alguns anos atrás ele abriu também uma vertente de aplicação à biologia, coordenado por dois pesquisadores permanentes, sendo que um deles é igualmente egresso do IFSC/USP – Hilton Barbosa de Aguiar. O foco das pesquisas é investigar meios complexos, como, por exemplo, o cérebro, através do entendimento e controle do espalhamento de luz nesses meios, para a captura de imagens para estudo”, pontua Caio. Com sua experiência em experimentos e instrumentação óptica voltados para aplicações em sistemas biológicos (biomoleculares), Caio Rimoli é o primeiro autor de um trabalho que foi publicado no início deste ano, na “Nature Communications” (VER AQUI) “4polar-STORM polarized super-resolution imaging of actin filament organization in cells”, que basicamente reproduz seu trabalho de doutorado.
Microscopia de super resolução
Segundo Caio Rimoli, no início deste século surgiu um novo tipo de técnica de microscopias ópticas de fluorescência, chamadas microscopia de super resolução. Sumariamente, são microscopias de fluorescências muito semelhantes às tradicionais, só que elas conseguem ter um maior poder de resolução, ou seja, fazem com que nós possamos enxergar mais detalhes. “Ao invés de você ter um microscópio que enxergaria, por exemplo, detalhes na ordem de 200 nanômetros, que é o tamanho do comprimento de onda da luz visível, as microscopias de super resolução são técnicas que foram desenvolvidas para que se consiga ver em até dez vezes mais detalhes, de modo geral. Se você tem um microscópio de resolução de 200 nanômetros (tradicional), então você consegue enxergar estruturas de 200 nanômetros de detalhe dentro da célula. Ou seja, a resolução está relacionada com esse poder de detalhe que podemos ver em uma imagem. Hoje em dia, essa nova classe de microscopia de super-resolução consegue até 20 nanômetros dentro das células, de modo geral. É muito mais detalhe. Isso chega muito próximo do grau de resolução de bio-moléculas e de seus complexos (agregados) biomoleculares. Então, é aquela velha história: se você conseguir saber a estrutura da proteína inteira e de como ela se organiza dentro da célula, a partir daí você poderá conseguir planejar novos fármacos, conseguirá pensar em como modificar essa proteína e verificar a sua função. Conhecendo bem a estrutura da molécula e de como ela se organiza em seu ambiente natural, você consegue trabalhar nela e aumentar o conhecimento sobre como ela é e o que ela faz, química e estruturalmente. Logo, a vantagem desse tipo de microscopia é que você vê a molécula no contexto da célula, como ela se comporta lá, e, idealmente, no futuro, essas técnicas de microscopia de super-resolução terão o potencial de coletar muito mais informação do que simplesmente a localização delas. Atualmente, você consegue ver a imagem de uma única molécula dentro da célula como um pontinho que é onde a molécula está”, explica o pesquisador. O trabalho de doutorado de Caio Rimoli não pretendia somente obter imagens de alta resolução de estruturas nanométricas das células; o que o trabalho propunha, principalmente, era também obter informação a respeito da orientação da molécula, ou como parte dela (domínio) está orientada. E foi essa a técnica de microscopia de super resolução nova que o ex-aluno do IFSC/USP desenvolveu em seu doutorado. “Potencialmente, esta técnica de microscopia que desenvolvemos poderia estudar até vírus, vírus gigantes, ou interações proteína-proteína de modo geral no contexto celular por exemplo. A ideia era o desenvolvimento de uma microscopia muito mais rica em informação do que as anteriores”, pontua o pesquisador.
Em Paris: Neurociência – Endoscopia cerebral
Resultados experimentais de atividade neuronal – Laboratoire Kastler Brossel – França (Arquivo pessoal)
Com contrato de um ano no Laboratoire Kastler Brossel, podendo ser renovado por igual período, o atual trabalho de Caio Rimoli está agora totalmente voltado para a neurociência, cujo foco é o desenvolvimento de um endoscópio cerebral composto por uma fibra óptica minimamente invasiva, que possa ler as atividades neuronais nas regiões profundas do cérebro. Embora existam inúmeras pesquisas realizadas com microscopia nas partes mais superficiais do cérebro, Caio Rimoli sublinha que para utilizar a óptica (luz visível) para a medição em regiões profundas do cérebro é muito complicado, já que ele é relativamente opaco. “Então, você não consegue ver as imagens, já que elas aparecem como se fosse uma neblina. E isso acontece porque o cérebro, sendo opaco, espalha luz e nós não conseguimos definir um foco para fazer uma imagem. Uma das formas que você poderia fazer é usar um endoscópio. Só que a maneira como são feitas essas imagens, com endoscópio, são muito invasivas. Nosso projeto é desenvolver um endoscópio diferente: uma sonda – fibra óptica – muito fina, com cerca de 200 micrômetros, que ao ser introduzida no cérebro não precisa de uma cirurgia de remoção de camadas superficiais de tecido cerebral (cortéx), nem camadas de tecido mais profundo para a acomodar a sonda (buraco cilíndrico até a região profunda de interesse). Embora hajam limitações intrínsecas, nossa proposta de sonda fina pode penetrar lentamente no cérebro, sem remoção de tecido cerebral. O cérebro, por ser muito macio, se ajusta lentamente à penetração cautelosa da fibra, com menos chance de causar uma lesão ou um efeito deletério à sua função. Assim, depois de o animal se recuperar da cirurgia para a inserção da fibra (ainda é necessário abrir um pequeno buraco no crânio), poderíamos colher atividade neuronal em organismos livres para se movimentar e correlacionar comportamento animal com circuitos neurais profundos”, pontua o pesquisador. “As técnicas atuais que utilizam esse mesmo tipo de ‘fibra fina’ não extraem tanta informação detalhada como a nossa que estamos propondo. No meu atual trabalho, nós gostaríamos de usufruir da vantagem de a ‘fibra fina’ ser minimamente invasiva e, ao mesmo tempo, obter o mesmo tipo de informação detalhada que a ‘fibra grossa’ tradicional é capaz de nos fornecer”. Em virtude de o cérebro ser dividido em várias regiões e cada região ter uma ou mais funções, este novo endoscópio, que já está sendo testado em camundongos, poderá, no futuro, ter o potencial de identificar e diagnosticar não só doenças do foro cerebral, como estudar comportamentos animais (quem sabe até em humanos) que necessitem de tratamentos específicos.
Por Rui Sintra – Jornalista – IFSC/USP
