2017-07-16

Subject: Luzes, câmara, CRISPR: biólogos usam edição genética para armazenar filmes no DNA

Luzes, câmara, CRISPR: biólogos usam edição genética para armazenar filmes no DNA

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Os utilizadores da internet têm um leque de opções para armazenar os seus filmes e os biólogos vieram agora juntar-se à festa: investigadores usaram o sistema imunitário bacteriano CRISPR–Cas para codificar um filme no genoma da bactéria Escherichia coli.

A proeza técnica, relatada na revista Nature, é um passo em frente na criação de sistemas de registo celulares capazes de codificar uma série de eventos, explica Seth Shipman, biólogo sintético na Faculdade de Medicina de Harvard em Boston, Massachusetts. Ao estudar o cérebro, Shipman estava frustrado pela falta de uma técnica para capturar a forma no cérebro assumem diferentes identidades. Isto inspirou-o a explorar a possibilidade de criar gravadores celulares: “As celulas têm este acesso previligiado a todo o tipo de informação", diz ele. “Eu gostava de ter estas gravações moleculares a funcionar no sistema nervoso em desenvolvimento a registar a informação.”

Para desenvolver um sistema desse tipo, no entanto, a sua equipa precisava de estabelecer um método para registar centenas de eventos numa célula. Assim, Shipman e os seus colegas, incluindo o geneticista de Harvard George Church, resolveram aproveitar o sistema imunitário CRISPR–Cas, mais conhecido por permitir aos investigadores alterar genomas com relativa facilidade e rigor.

A equipa tirou partido da capacidade do sistema para capturar segmentos de DNA de vírus invasores e armazená-los numa sequência organizada no genoma do hospedeiro. Na natureza, estes segmentos são depois alvo de uma enzima, que corta o DNA do invasor. Tipicamente, é precisamente este corte dirigido do DNA que os geneticistas aproveitam para a edição genética.

A equipa concebeu o seu sistema de forma a que esses segmentos correspondessem a pixels numa imagem. OOs investigadores codificaram o sombreado que cada pixel, bem como um código de barras que indicava a sua posição na imagem, em 33 bases do DNA. Cada frame do filme consistia em 104 desses fragmentos de DNA.

O filme que os investigadores selecionaram consistia em cinco frames adaptados da série do fotógrafo inglês Eadweard Muybridge "Human and Animal Locomotion". As fotos mostram uma égua chamada Annie G. a galopar em 1887.

A equipa introduziu o DNA na E. coli à taxa de um frame por dia durante cinco dias. Seguidamente, os investigadores sequenciaram as regiões CRISPR numa população de bactérias para recuperar a imagem. Como o sistema CRISPR acrescenta segmentos de DNA sequencialmente, a posição de cada segmento na sequência pode ser usada para determinar o frame original a que cada segmento pertencia.

 

O sistema está muito longe de se tornar o gravador que Shipman sonhou quando estudava o cérebro, avanços tecnológicos substanciais são necessários para isso, salienta o bioengenheiro Randall Platt, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (IFST) em Basileia. Dado que nenhuma célula recolhe mais do que um segmento de DNA de cada frame, a informação para o filme está armazenada em populações de células e ninguém ainda conseguiu transferir a sequência CRISPR para células de mamífero. “Está cheio de limitações mas é um trabalho pioneiro e muito elegante", diz ele.

Outros sistemas CRISPR–Cas podem converter RNA em DNA, que é seguidamente inserido na sequência CRISPR. Isto pode abrir a porta à utilização de sequências para seguir a expressão genética sem ter que abrir as células para lhes remover o RNA, salienta Platt.

Victor Zhirnov, cientista-chefe na Semiconductor Research Corporation de Durham, Carolina do Norte, considera o trabalho “revolucionário" e espera começar a maipular a técnica na sua fundação. “Isto é como o primeiro avião que voou em 1903, foi apenas uma curiosidade”, diz Zhirnov. “mas dez anos depois tínhamos aviões quase iguais aos atuais.”

 

 

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