Sistema de bioluminescência inspirado na larva de besouro brasileiro

Pesquisadores da UFSCar desenvolveram um sistema avançado de bioluminescência inspirado na cabeça luminosa da larva-trenzinho (Phrixotrix hirtus), capaz de emitir luz vermelha suficiente para imaging em mamíferos.
A nova luciferase, baseada em mutações da molécula original, atinge comprimentos de onda acima de 650 nanômetros, chegando a 660 nm, com maior brilho, estabilidade e duração.
O método combina engenharia genética com química combinatória, modificando ao mesmo tempo a luciferina e a luciferase para ampliar o brilho e facilitar a passagem da luz pelos tecidos.
Em células de mamíferos, o sistema atual demonstrou desempenho superior ao da combinação comercial Akaluc/AkaLumine, oferecendo observação em tempo real de processos biológicos e patológicos.
O estudo, resultado de parceria com pesquisadores do Japão e apoio da FAPESP, foi publicado na Chemical & Biomedical Imaging e integra o maior banco de luciferases do Brasil, mantido pelo laboratório da UFSCar.

A equipe da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveu um sistema avançado de bioluminescência inspirado na larva-trenzinho, Phrixotrix hirtus. A inovação permite observar câncer e infecções em mamíferos em tempo real, mesmo em tecidos profundos.

A larva-trenzinho é endêmica do Brasil e produz luz vermelha na cabeça. A enzima responsável foi clonada no fim dos anos 1990 pelo bioquímico Vadim Viviani, durante estágio no Japão. Hoje, o grupo da UFSCar aprimora essa molécula para uso biomedical.

Novo sistema de bioluminescência vermelha

A equipe combina uma versão mutante da luciferase com substratos de luciferina sintética, por meio de química combinatória. O resultado é uma luciferase que emite luz na faixa acima de 650 nm, com maior brilho e estabilidade que as soluções existentes.

Essa abordagem facilita a imagem de processos biológicos em mamíferos, superando limitações impostas pela absorção de luz por pigmentos teciduais. A luz vermelha penetra melhor, ampliando a capacidade de detecção em modelos animais.

Colaborações e impacto

O estudo, apoiado pela FAPESP, contou com colaboração entre pesquisadores da UFSCar e instituições no Japão. O artigo, publicado na Chemical & Biomedical Imaging, descreve um sistema mais eficiente que o precedente de 2021, chegando a 660 nm.

Gabriel Felder Pelentir, doutorando e autor principal, testou mutações no sítio ativo da luciferase para melhorar o desempenho. Vanessa Rezende Bevilaqua, coautora, contribuiu com pesquisas anteriores que expandiram o conhecimento sobre o tamanho do sítio ativo da enzima.

Perspectivas e uso

Segundo Viviani, o avanço reúne engenharia genética e química para oferecer biossensores com aplicação em biomedicina e bioimpressão ambiental. O laboratório da UFSCar mantém o maior banco mundial de luciferases, com centenas de variantes e catalogação de espécies brasileiras.

A pesquisa reforça o valor da biodiversidade brasileira para a ciência, sem induzir julgamentos sobre políticas ou opiniões. As aplicações miram diagnóstico e monitoramento de doenças, bem como detecção de poluentes no ambiente.