2010-11-26

Subject: 'Circuitos' genéticos personalizados reprogramam células humanas

 

'Circuitos' genéticos personalizados reprogramam células humanas

 

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@ NatureOs biólogos construíram um 'circuito' genético programável que pode reprogramar células para responder a pedido a praticamente qualquer tipo de sinal que se deseje.

Uma versão do circuito torna as células humanas susceptíveis a um medicamento antiviral mas apenas se estas estiverem a produzir quantidades anormais de uma proteína implicada no cancro.

A técnica pode ter um vasto leque de utilizações, por exemplo coagindo células estaminais a transformarem-se em diferentes tecidos uma vez colocadas no interior do corpo ou fazendo as plantas activarem um programa de defesa em resposta a baixo teor de nutrientes.

"A ideia genérica é ser capaz de controlar o comportamento e as decisões celulares em resposta a potencialmente qualquer proteína de interesse", diz Christina Smolke, bioengenheira na Universidade de Stanford na Califórnia, que liderou o novo estudo, publicado online na revista Science.

O desafio principal no controlo da forma como as células se comportam tem sido como aceder às suas vias metabólicas. Para o fazer, Smolke construiu um segmento de DNA que age como um circuito genético. Quando inserido nas células e transcrito para RNA, o circuito codifica os seus produtos proteicos apenas quando detecta a presença ou ausência de um dada proteína-alvo no interior da célula.

Por exemplo, a equipa criou um circuito contendo o gene que codifica uma enzima que torna as células ao medicamento antiviral ganciclovir. Inseriram um sinal de stop na sequência genética que impede que a célula utilize o RNA-m resultante para produzir uma proteína funcional mas logo ao lado do stop inseriram um pequeno segmento de RNA, um aptamero, que reconhece uma proteína-sinal chamada beta-catenina, produzida em excesso por tumores. Quando o aptamero se liga ao seu objectivo, leva a célula a maturar o RNA-m de tal forma que remove o stop, permitindo a produção da enzima.

Para testar o seu circuito, os investigadores estimularam células humanas a produzir quantidades extra de beta-catenina, como se se tratassem de células cancerosas, e depois trataram-nas com ganciclovir. As células que continham os circuitos foram mortas pelo medicamento.

 

"É um trabalho muito belo e inteligente", diz Wendell Lim, biólogo sintético na Universidade da Califórnia, San Francisco.

Em teoria, o circuito pode conter qualquer gene e os aptameros podem ser concebidos para reconhecer qualquer proteína. Afinando esses circuitos, podem fazer as células reagirem ou à presença ou à ausência de uma dada proteína, diz Smolke. Incluir mais de um sensor aptamero no mesmo circuito pode mesmo permitir aos investigadores desencadear diferentes respostas a diferentes combinações de proteínas.

Adam Arkin, biólogo sintético e de sistemas no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley na Califórnia, diz que a nova técnica é um enorme avanço devido à sua flexibilidade. Outros esforços para invocar os sinais celulares têm sido "engenharia genética personalizada que actua uma vez", enquanto o circuito de Smolke pode ser usado para se ligar a uma vasta gama de vias metabólicas em diferentes tipos celulares.

Os circuitos que pirateiam as células estão a anos de distância da clínica mas Smolke pensa que podem eventualmente ser combinados com outros tratamentos experimentais para controlar onde e quando irão agir no corpo. Por exemplo, células pluripotentes capazes de gerar um leque de tecidos podem ser instruídas a responder a dicas proteicas no corpo que as levem a diferenciar-se no tecido desejado. Células imunitárias que atacam as células cancerosas podem conter circuitos que evitam que ataquem células saudáveis.

"Se nos tornarmos bons na terapia genética, então pode-se imaginar estes sistemas sofisticados de detecção que apenas matam ou activam um gene quando estiverem na localização exacta", concorda Arkin.

 

 

Saber mais:

Christina Smolke

 

 

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