2012-09-25

Subject: Edição genética personalizada reescreve DNA de peixe-zebra

 

Edição genética personalizada reescreve DNA de peixe-zebra

 

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@ NatureO peixe-zebra é um participante de vulto no estudo da biologia dos vertebrados e das doenças humanas. 

É transparente, tem fecundação externa, ciclo reprodutor curto e crescimento rápido, pelo que o seu desenvolvimento embrionário pode ser estudado de perto com o animal vivo, o que torna este peixe um modelo muito útil para o estudo do comportamento e função dos genes.

Agora, investigadores liderados por Stephen Ekker, biólogo molecular na Clínica Mayo em Rochester, Minnesota, alteraram de forma personalizada pela primeira vez partes do genoma do peixe-zebra Danio rerio usando enzimas artificiais para cortar pedaços de DNA em posições definidas numa sequência genética e substituíram-nas por DNA sintético. O estudo está publicado na última edição da revista Nature.

Os investigadores já tinham editado anteriormente zonas definidas do genoma de animais vivos usando enzimas conhecidas por nucleases dedo de zinco (ZFN) ou através de moléculas reguladoras dos genes chamadas morfolinos. 

O DNA do peixe-zebra tem sido adaptado com mutações deliberadas em localizações específicas usando ZFN ou enzimas chamadas nucleases efectoras tipo activadoras da transcrição (TALEN) ou ainda por manipulação do comportamento dos genes com morfolinos. As TALEN também foram usadas na edição dirigida do genoma em culturas de células mas Ekker e os seus colegas são os primeiros a utilizar TALEN artificiais para editar o genoma de larvas de peixes-zebra.

As TALEN têm várias vantagens sobre as ZFN e os morfolinos: são mais baratas, mais eficientes (especialmente quando usadas na forma activa desenvolvida) e, enquanto as ZFN apenas têm como alvo sequências específicas, as TALEN têm o potencial de trabalhar em qualquer sequência de DNA. 

E enquanto os efeitos dos morfolinos são temporários, as TALEN causam modificações permanentes. Também permitem uma análise mais rápida das mutações induzidas, em alguns casos, descobriu a equipa de investigadores, é possível observar os efeitos nas larvas injectadas imediatamente.

Uma das sequências que Ekker inseriu no DNA do peixe-zebra foi uma que permite activar e desactivar genes. Isto poderá permitir aos investigadores que examinem os efeitos de um gene durante o início do desenvolvimento, activando a mutação imediatamente, ou mais tarde na vida, activando-a quando o peixe atinge a maturidade. Geralmente não é possível examinar os efeitos da alteração genética mais à frente na vida pois os peixes com genes deliberadamente mutados que afectam o desenvolvimento frequentemente não atingem a idade adulta.

 

O trabalho "abre a possibilidade de muitas experiências fantásticas com peixes-zebra", diz Jason Rihel, biólogo do desenvolvimento que trabalha com peixes-zebra no University College de Londres. “A capacidade de reescrever directamente sequências genéticas nativas deve dar-nos controlo preciso dos genes necessários para refinar os modelo peixe-zebra de doenças complexas. ”Esses modelos poderão ser usados para sondar “as funções comportamentais de neurónios cerebrais específicos ou deslindar a rede de sinais que orquestra o desenvolvimento dos vertebrados", acrescenta ele.

Ekker considera que haverá utilidade para a técnica TALEN noutros organismos. “Apesar de nos termos focado nos peixes-zebra, existem implicações notáveis na utilização desta mesma abordagem noutros sistemas modelo, incluindo ratos, ratazanas, moscas e vermes", diz ele. A investigação usando espécies como ratos depende actualmente de modificação in vitro das células estaminais, que são cultivadas até se ter um adulto mutante, um métod que não poderá ser usado no tratamento de doenças humanas.

Assim, Rihel vê potencial para a técnica TALEN em humanos: “Para tirar apenas um coelho da cartola, potencialmente podemos usar a edição de DNA dirigida para a retina e reparar o gene da cegueira humana, por exemplo." 

 

 

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