Ishmail Abdus-Saboor é fascinado pela variedade do mundo natural desde que era menino, na Filadélfia. As caminhadas pela natureza que ele fez sob a tutela de seu professor da terceira série, o Sr. Moore, o fascinaram. “Pudemos interagir e nos envolver com a vida selvagem e ver os animais em seu ambiente nativo”, lembrou ele. Abdus-Saboor também trouxe um zoológico de criaturas – gatos, cães, lagartos, cobras e tartarugas – para sua casa de três andares e economizou sua mesada para comprar uma revista que o ensinava sobre tartarugas. Quando os adultos lhe perguntaram o que ele queria ser quando crescesse, “eu disse que queria me tornar um cientista”, disse ele. “Eu sempre levantei as sobrancelhas.”

Abdus-Saboor não se desviou desse objetivo. Hoje ele é um professor associado de ciências biológicas no Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute da Columbia University, onde estuda como o cérebro determina se um toque na pele é doloroso ou prazeroso. “Embora esta questão seja fundamental para a experiência humana, continua a ser intrigante explicá-la com detalhes moleculares satisfatórios”, disse ele. Como a pele é o nosso maior órgão sensorial e um importante canal para o meio ambiente, ela pode conter pistas para o tratamento de doenças que vão desde dor crônica até depressão.

Para encontrar essas pistas, Abdus-Saboor sonda o sistema nervoso em cada junção ao longo do eixo pele-cérebro. Ele não se concentra apenas na pele ou apenas no cérebro, como muitos outros fazem. “Nós fundimos esses dois mundos”, disse ele. Essa abordagem, acrescentou ele, exige o domínio de dois conjuntos de técnicas, a leitura de dois conjuntos de literatura e a participação em dois conjuntos de reuniões científicas. “Isso nos dá uma vantagem única”, disse ele. Isso levou a um papel de referência publicado no ano passado em Célula que expôs todo o circuito neural para um toque prazeroso.

Abdus-Saboor também foi pioneiro em uma nova medida quantitativa da dor em ratos, uma ferramenta que ele e sua equipe adaptaram para reunir evidências da herança transgeracional do vício em opiáceos. Seus resultados em roedores sugerem que o uso excessivo de opioides pelos pais pode alterar a expressão genética de maneiras que colocam as crianças em risco.

Recebedor de vários prêmios por suas realizações, Abdus-Saboor foi nomeado para a aula inaugural do Howard Hughes Medical Institute's Estudiosos de Freeman Hrabowski em maio passado. O prêmio oferece até US$ 8.6 milhões ao longo de uma década para pesquisadores em início de carreira cujos laboratórios promovam a diversidade e a inclusão.

Quanta conversou com Abdus-Saboor sobre sua propensão para recomeçar na ciência, seu momento eureka de peixe-zebra e suas esperanças de uma colônia de ratos-toupeira pelados recém-importada. As entrevistas foram condensadas e editadas para maior clareza.

Quando você era criança, seus pais apoiavam seu interesse pela ciência?

Eles certamente fizeram. Eu começava a ganhar animais de presente de aniversário porque eles viam o quanto eu estava fascinado por eles. Avanço rápido para o ensino médio. Na nona série, meus pais me permitiram ocupar o terceiro andar de nossa casa para o projeto de um ano de feira de ciências que eu estava realizando para honras em biologia. Eu tinha centenas de lagostins por toda parte. Meus pais não são cientistas, mas apoiaram muito minhas aventuras e aventuras no campo científico.

O que os seus pais fazem?

Minha mãe é diretora financeira de uma empresa de contabilidade. Meu pai era atuário antes de se aposentar. Portanto, posso ter herdado uma inclinação matemática. Para aproximar a dor de um animal, fazemos modelagem estatística para condensar suas características comportamentais em uma única escala de fácil leitura. Meu pai compareceu a algumas de minhas palestras e, embora a biologia muitas vezes esteja além de sua cabeça, ele fica super entusiasmado com a parte matemática do meu trabalho.

Como a faculdade moldou sua carreira?

Frequentei uma faculdade historicamente negra, a North Carolina A&T. Venho de uma linhagem de pessoas que frequentaram esse tipo de universidade. Meus pais estudaram na Howard University. Minha tia também. Um tio estudou na Virginia State, meu avô na Lincoln University. Não sei se tive escolha a não ser frequentar uma dessas universidades.

Ainda assim, acho que foi uma decisão sábia. Aumentei minha autoconfiança ver pessoas que se pareciam comigo realmente indo bem. E a cultura da faculdade é estimulante, não competitiva. Os membros do corpo docente se preocupam com você. Os alunos trabalham juntos e querem ver o sucesso uns dos outros.

Você fez pesquisas na faculdade?

Sim. Eu sabia que a experiência em pesquisa era importante, então, durante meu primeiro mês no campus, fui de porta em porta pedindo oportunidades de pesquisa aos professores. Fui contratado para trabalhar em uma fazenda de porcos. É engraçado porque não como carne de porco, mas estava a estudar se uma mudança na dieta dos porcos alterava o sabor da sua carne.

Na época, eu estava flertando com a ideia de me tornar veterinária. Então, no segundo ano, trabalhei em hospitais veterinários, esterilizando, castrando e limpando animais. Foi quando percebi que a emoção que senti quando criança com a ciência não existia. Eu não estava apaixonado por esse trabalho.

Mas entre o primeiro e o último ano, trabalhei num laboratório de biologia molecular na Universidade da Pensilvânia e uma lâmpada acendeu-se. Pensei: “Uau, as pessoas são pagas para pensar em grandes ideias e tentar encontrar soluções para problemas importantes para a saúde humana”. Lembro-me de dizer aos meus pais: “É isso. Eu quero obter um doutorado. em biologia molecular.

O que o levou a estudar o prazer e a dor?

Foi uma estrada um pouco sinuosa. Eu obtive meu doutorado. na Universidade da Pensilvânia, estudando uma via molecular em lombrigas que está envolvida no desenvolvimento celular. Os genes para as proteínas nesta via sofrem mutação em pelo menos 30% dos cancros humanos. Meu trabalho demonstrou como essas vias controlam o tipo e a forma básicos de uma célula. Fui o primeiro naquele laboratório a estudar esse caminho, então tive que construir muitas ferramentas do zero. Esse tem sido um tema ao longo da minha carreira: gosto de traçar novos rumos.

E o próximo curso que você traçou o levou à neurociência. Por que?

A neurociência parecia estar na sua era de ouro. Pessoas de diversas disciplinas se reuniam para estudar o cérebro, mas parecia que ainda havia mais perguntas do que respostas, então havia espaço para eu causar impacto. Mudei para a neurociência sensorial em parte devido à sua simplicidade lógica: os receptores na pele são ativados e, de alguma forma, você obtém a percepção no cérebro após uma série de retransmissões. Dos sistemas sensoriais, o tato é o menos estudado. Algumas das grandes questões ainda estão em aberto.

Como você compensou sua falta de conhecimento?

No início, fiquei inseguro quanto à minha falta de treinamento formal. Como pós-doutorado, nunca tinha feito aulas de neurociências. Nas reuniões e conversas com neurocientistas, muitas vezes descobri que não conseguia acompanhar. Eu não conhecia a linguagem. Mas eu tinha me encontrado regularmente com Michael Nusbaum, o diretor de pesquisa biomédica da Penn, depois de pedir-lhe para me orientar. Um dia, em seu escritório, ele sugeriu que me ensinasse neurociência. Durante duas horas por semana, durante mais de um ano, discutimos artigos sobre neurociências, começando nas décadas de 1970 e 1980. Aprendi neurociência dessa forma. Isso me encorajou a dizer: “OK, sou um neurocientista”.

Eu sou afro-americano. Mikey Nusbaum é um judeu branco da cidade de Nova York. Às vezes, as pessoas que mais apoiam você na vida podem não ter nenhuma conexão direta com você e sua cultura.

Como você criou sua escala de dor?

Para o meu trabalho com dor, dei um passo para trás. Se fôssemos usar ratos para estudar a dor e potencialmente desenvolver novos analgésicos, primeiro precisávamos responder à pergunta: como sabemos que o animal está sentindo dor? Tradicionalmente, os pesquisadores observam a frequência com que um animal retira a pata diante de um estímulo, mas os animais movem as patas por vários motivos. E como não havia padronização, diferentes laboratórios decidiriam que o mesmo estímulo era inócuo, doloroso ou muito doloroso, dependendo do experimento. Então eu disse: “Precisamos desenvolver um sistema totalmente novo”.

Como você teve a ideia disso?

Eu tive a ideia de Michael Granato, um neurocientista da Penn cujo laboratório ficava perto do nosso. Ele estava estudando a resposta de sobressalto acústico em larvas de peixes-zebra. Fui a uma reunião de laboratório na qual Roshan Jain, então pós-doutorado no laboratório Granato e agora professor no Haverford College, falou sobre o uso de videografia de alta velocidade para capturar movimentos de resposta que são rápidos demais para serem apreciados a olho nu. Percebi que poderíamos usar a mesma abordagem para registrar os movimentos de um animal em resposta a um estímulo cutâneo e usar esses movimentos para aproximar a dor do animal. Isso abriu um mundo totalmente novo.

Se eu não tivesse ido àquela reunião com o cientista do peixe-zebra, nunca teria tido essa ideia. Ainda vou a palestras e ouço as pessoas falarem sobre vermes, moscas, peixes, leveduras, bactérias - você escolhe - porque talvez eu aprenda algo que possa integrar no trabalho que fazemos. A vergonha da ciência moderna é que todos estão hiperfocados no seu sistema, na sua abordagem, no seu organismo, na sua disciplina. Pode sufocar a inovação quando as pessoas não recebem uma formação ampla e não saem da sua zona de conforto.

Como você conectou os movimentos de um rato à sua experiência para criar uma escala para medir a dor?

Primeiramente, verificamos que um estímulo considerado inócuo, como o toque de um pincel macio de maquiagem, ativava neurônios de toque na pele do animal, e que uma picada de agulha na pele ativava neurônios de dor. Em seguida registramos os movimentos de resposta do animal a cada estímulo. Para sentir dor, o animal fazia uma careta, retirava rapidamente a pata e sacudia-a vigorosamente. Demos um valor numérico para cada tipo de movimento, a velocidade de retirada e o número de movimentos de pata. Em seguida, atribuímos a cada número um peso numérico, um autovalor, com base na importância da característica para o nível de dor, e depois combinamos os valores ponderados em uma única medida quantitativa de dor.

Como você vê essa nova ferramenta sendo utilizada?

Há duas coisas que nos deixam muito entusiasmados. Um deles está estudando a variabilidade genética como causa da dor. A população humana global tem sensibilidades à dor muito variadas. Parte disso é sociocultural, mas parte está no DNA. Por exemplo, pessoas que não sentem qualquer dor têm mutações genéticas subjacentes a essa característica. Em meu laboratório, usamos nossa escala de dor para medir a sensibilidade à dor de cerca de 20 linhagens diferentes de camundongos. Identificamos ratos que não respondem muito à dor e outros que são hipersensíveis. Estamos usando abordagens de mapeamento genético para encontrar novos genes que possam estar subjacentes a essa sensibilidade à dor.

Também estamos muito entusiasmados com a forma como o cérebro controla a transição da dor aguda para a crônica. Usamos nossa escala de dor para medir o nível de dor em um camundongo e, em seguida, tiramos um instantâneo da atividade cerebral do camundongo usando imagens de ressonância magnética funcional. Nós imaginamos os animais todos os dias para encontrar padrões de atividade cerebral subjacentes à transição da dor aguda para a crônica. Depois de encontrá-los, podemos tentar alterá-los para alterar o curso da dor crônica. Estamos interessados ​​nos componentes emocionais e sensoriais dessa dor.

Você estudou toque que também não é doloroso?

Sim, em nosso recente Célula papel, passamos da pele ao cérebro para explicar por que algumas formas de toque são gratificantes.

É incrível que isso não tenha sido feito antes.

O estudo molecular do tato ainda está relativamente em sua infância. As características moleculares das diferentes classes de neurônios táteis só foram identificadas no final dos anos 2000. Desde então, grande parte do foco tem sido no toque discriminativo, o tipo de toque usado para discriminar um quarto de um centavo com base na textura. O toque social tem sido muito pouco estudado.

Como esse projeto começou?

David AndersonO grupo do Instituto de Tecnologia da Califórnia relatou em 2013 que certas células da pele respondiam ao toque suave. Mas eles não implicaram essas células em nenhum comportamento natural nem estabeleceram uma conexão com o cérebro. Li o jornal e decidi tentar preencher essas lacunas. No meu último ano de pós-doutorado, projetei geneticamente camundongos para terem neurônios de toque suave que respondessem à luz azul. Meu plano era estimular os neurônios com luz azul e ver o que os ratos faziam.

Quando comecei meu próprio laboratório em 2018, estávamos prontos para iniciar esses experimentos. Ainda me lembro do dia em que os alunos vieram ao meu escritório para me mostrar o que haviam encontrado. Foi como um momento eureca. Quando ativamos neurônios através da pele das costas dos ratos, os animais se comportaram como se estivessem sendo acariciados ali. Isso lançou todo o projeto. Fizemos muito mais testes comportamentais e traçamos o caminho do toque social, da pele à medula espinhal e aos centros de recompensa no cérebro.

Encontrar esse caminho pele-cérebro tem alguma implicação médica?

Sim, a pele é um bom alvo terapêutico. É acessível e apresenta uma estrada direta para a parte do cérebro que nos faz sentir bem. E se pudéssemos ativar estes neurónios com um creme para a pele para melhorar a saúde mental – digamos, para compensar os danos causados ​​pelo isolamento social ou para tratar a ansiedade ou a depressão? Quando proferi uma palestra sobre isso em dezembro, os psiquiatras e neurofarmacologistas presentes ficaram muito entusiasmados com o potencial terapêutico.

Você tem uma colônia de ratos-toupeira pelados. O que você está fazendo com eles?

Os ratos-toupeira pelados vêm da África Oriental. Eles vivem no subsolo e são essencialmente cegos, dependendo muito do toque, usando pêlos parecidos com bigodes para navegar em suas tocas e interagir uns com os outros. O toque ocupa uma área do cérebro três vezes maior do que em outros mamíferos. Acreditamos que o toque é importante para moldar a sua estrutura social comunitária.

Também estamos interessados ​​neles porque os ratos-toupeira não sentem algumas formas de dor. Por exemplo, eles não apresentam resposta dolorosa à molécula capsaicina, o ingrediente ativo da pimenta, que é bastante doloroso para a maioria dos mamíferos. Eles têm receptores na pele que respondem à capsaicina, então minha hipótese é que os animais tenham vias cerebrais que interrompem a dor. Se conseguirmos encontrar e aproveitar esses sinais, poderemos encontrar uma nova maneira de bloquear a dor.

Como jovem investigador, que obstáculos teve de ultrapassar, sejam científicos, sociais ou culturais?

No geral, tive muita sorte de ter tido mentores e colegas de todas as raças, nacionalidades e géneros que acreditaram em mim e me apoiaram. Tive mais sorte do que algumas outras minorias sub-representadas que trabalharam em ambientes realmente desafiadores e, por causa disso, não estão aqui hoje.

Dito isto, não passei ileso. A polícia universitária me deteve e me assediou porque achava que eu não pertencia ao campus. Fui parado no meu próprio prédio e as autoridades foram chamadas contra mim. A maioria dos outros cientistas negros que conheço tiveram experiências muito semelhantes. Essas coisas acontecem não só na universidade, mas também no bairro onde moro e, quando acontecem, não me sinto bem e podem provocar raiva e frustração. Mas sempre tive uma rede de pessoas que me apoiaram e me ajudaram a avançar nas relativamente poucas vezes em minha carreira em que experimentei esse tipo de racismo evidente.

Você tem conselhos para aspirantes a cientistas negros?

O céu é o limite. Não fique amargurado se você olhar em volta e não ver muitas pessoas que se parecem com você, porque isso está mudando. Cerque-se de pessoas boas. Às vezes, essas pessoas se parecerão com você, mas não se surpreenda se alguns de seus maiores apoiadores não o fizerem. Esteja aberto e faça as conexões certas.

E não destrua seus próprios sonhos. Precisamos de pessoas de todas as origens, de todas as esferas da vida, porque temos problemas desafiadores diante de nós. Eu encorajaria os cientistas negros ou qualquer pessoa interessada neste trabalho: se você tem amor e paixão por isso, vá em frente.