Uma nova técnica de edição de genes descoberta por pesquisadores da UO reduz significativamente o tempo gasto em pesquisas, possibilitando explorar diversas áreas até então indisponíveis. Graças a esse método, os biólogos agora podem comparar muitas versões de um gene para encontrar mutações que dão origem a características específicas, ao mesmo tempo em que monitoram sua evolução ao longo do tempo.
Ao realizar esse tipo de pesquisa, os cientistas deram um passo importante para identificar mutações relevantes para a saúde humana ou entender os mecanismos subjacentes às doenças humanas. Embora as técnicas de edição de genes em massa já tenham sido desenvolvidas para organismos unicelulares, como bactérias e leveduras, esta é a primeira vez que são possíveis nessa escala em um animal.
A edição genética dá um salto à frente
"Na biologia, passamos muito tempo trabalhando com mutantes genéticos. Mas em animais somos limitados pela quantidade de mutantes genéticos que podemos produzir de uma só vez", diz o pesquisador. Zach Stevenson, que ajudou a projetar a técnica. "Esta é uma nova maneira de contornar esse gargalo."
Stevenson e seus colegas descrevem sua nova técnica em um preprint publicado no bioRxiv. Eu linkei para você aqui.
O sistema, desenvolvido com o minúsculo verme C. elegans, também poderia funcionar em outros animais de laboratório, como moscas ou camundongos, diz Stevenson.
Porque é importante
Existem muitas razões pelas quais os cientistas podem querer a capacidade de criar muitas mutações genéticas ao mesmo tempo. Por exemplo, eles podem estar editando para uma mutação que torna um animal resistente a uma droga específica, ou capaz de sobreviver sob certas condições, ou menos suscetível a uma doença.
Eles podem precisar analisar dezenas ou até centenas de variações possíveis em um gene para encontrar a mais eficaz.
A engenharia deste tipo de edição genética experimental é extremamente lento em animais. Cada linhagem mutante, uma coleção de vermes com uma modificação genética predeterminada, deve ser criada uma a uma. "Geralmente", diz Stevenson, "leva de sete a 10 horas de prática" para criar um único mutante. Este sistema recém-descoberto permite que você "crie dezenas de milhares" no tempo que leva hoje para criar apenas três ou quatro.
Como funciona o novo método
Para acelerar as coisas, Stevenson e seus colegas projetaram uma maneira de reunir centenas ou mesmo milhares de mutações possíveis em uma única "biblioteca". Cada livro da biblioteca é um pequeno fragmento de código genético, insignificante e não funcional. Cada fragmento se encaixa em um "nicho" projetado no gene que está sendo direcionado.
Esse design permite uma verdadeira mudança de paradigma: em vez de injetar individualmente muitos vermes individuais com diferentes versões de um gene, os pesquisadores podem injetar toda a biblioteca de mutações em um verme.
Então, quando o worm se reproduz, a biblioteca se expande. Em cada prole, um livro da biblioteca de mutação é selecionado aleatoriamente para complementar o gene alvo. O resultado: uma coleção de vermes que têm diferentes mutações genéticas selecionadas aleatoriamente.
Os pesquisadores chamaram sua técnica de TARDIS, um aceno brincalhão para a cabine de polícia que viaja no espaço e no tempo do Dr. Who. Aqui significa Transgenic Arrays Resulting in Diversity of Integrated Sequences.
Possíveis aplicações de edição 2.0
Os pesquisadores testaram a TARDIS com um gene que confere aos vermes resistência a antibióticos. Mas eles veem amplas aplicações para a biologia em geral, incluindo pesquisas em outros organismos modelo.
Pode ser particularmente útil para estudar interações entre proteínas ou sinalização entre células, sugere o professor pesquisador da UO Stephen Banse, que ajudou a desenvolver a TARDIS. Tais interações são frequentemente relevantes para a compreensão de doenças, mas os cientistas perdem um contexto importante ao estudá-las em leveduras ou bactérias, disse Banse.
"Agora podemos fazer essas coisas em um modelo animal." E depois no homem.
