Durante décadas, estudar detalhadamente a atividade genética de uma célula envolvia um problema inevitável: era necessário destruí-la. Agora, cientistas do MIT e do Broad Institute desenvolveram uma técnica capaz de obter essas informações enquanto as células continuam vivas.
O método faz com que as próprias células exportem seu RNA para o ambiente ao redor. Dessa maneira, os pesquisadores conseguem analisar o transcriptoma — conjunto de moléculas de RNA produzidas por uma célula — repetidamente ao longo do tempo.
Isso permite observar como a atividade dos genes muda durante processos como amadurecimento celular, exposição a estímulos, desenvolvimento de doenças ou administração de medicamentos.
A técnica foi descrita em um estudo publicado na revista científica Cell.
Células passam a enviar seu próprio RNA
Os métodos tradicionais de análise do transcriptoma normalmente exigem que a célula seja destruída para que seu RNA possa ser extraído.
Na prática, isso oferece apenas uma fotografia daquele momento específico.
A nova abordagem transforma a célula em uma espécie de sistema de “autorreporte”. Em vez de abrir a célula para retirar seu material, os pesquisadores fazem com que parte do RNA seja transportada naturalmente para fora.
Para isso, foram utilizadas partículas semelhantes a vírus.
Essas partículas carregam o RNA do interior da célula até o líquido utilizado para cultivá-la em laboratório. Os cientistas coletam uma amostra desse líquido, isolam o material genético e realizam o sequenciamento sem precisar destruir as células responsáveis por produzi-lo.
Depois, o procedimento pode ser repetido.
Cientistas aproveitaram um mecanismo dos retrovírus
A ideia começou a ser desenvolvida há mais de uma década no laboratório de Paul Blainey, pesquisador do Broad Institute e professor de engenharia biológica do MIT.
O objetivo era encontrar uma maneira relativamente simples e escalável de sequenciar RNA sem matar as células analisadas.
A solução veio de um mecanismo utilizado naturalmente pelos retrovírus.
Ao longo de milhões de anos de evolução, esses vírus adquiriram a capacidade de colocar seu material genético dentro de estruturas formadas por proteínas e transportá-lo entre células.
Os pesquisadores adaptaram esse processo.
Eles modificaram células de mamíferos para que produzissem uma proteína estrutural retroviral capaz de encapsular não apenas RNA viral, mas também RNA produzido pela própria célula.
A proteína se incorpora à membrana celular, reúne moléculas de RNA e forma uma estrutura semelhante a uma partícula viral. Em seguida, ela se desprende e chega ao líquido ao redor da célula.
É nesse ponto que os cientistas podem recuperar o RNA e analisá-lo.
Uma célula pode ser acompanhada ao longo do tempo
Essa característica abre possibilidades que os métodos tradicionais não ofereciam.
Em vez de comparar células diferentes sacrificadas em vários momentos de um experimento, os pesquisadores podem acompanhar continuamente uma mesma população celular.
Mohamad Najia, pesquisador dos laboratórios de Blainey e de George Daley, no Boston Children’s Hospital, afirma que a abordagem também pode facilitar a adoção desse tipo de análise por laboratórios que não possuem sistemas complexos de robótica ou equipamentos para realizar biopsias mecânicas em células.
A técnica foi testada em diferentes tipos celulares.
Entre eles estavam células humanas imortalizadas, linhagens de câncer, células-tronco, células neuronais derivadas delas e células primárias obtidas de doadores humanos.
Os pesquisadores também realizaram experimentos com dois tipos diferentes de células crescendo juntos.
Etiquetas mostram de onde veio cada RNA
Quando diferentes células compartilham o mesmo ambiente, surge outro problema: identificar qual delas produziu cada molécula de RNA.
Para resolver isso, os pesquisadores adicionaram etiquetas às partículas semelhantes a vírus.
Esses marcadores permitiram determinar posteriormente de qual população celular cada RNA havia se originado.
A estratégia pode ser particularmente importante para estruturas tridimensionais cultivadas em laboratório, nas quais retirar células para análise pode comprometer todo o experimento.
Os cientistas testaram a tecnologia em esferoides formados por células endoteliais humanas — aquelas que revestem o interior dos vasos sanguíneos.
Depois de estimular essas estruturas por meio de processos bioquímicos, conseguiram acompanhar mudanças de curto prazo na atividade genética.
Tecnologia também funciona em órgãos em chip
Outra aplicação ocorreu em colaboração com Linda Griffith, professora de engenharia biológica e mecânica do MIT.
A equipe utilizou o método em dispositivos conhecidos como órgãos em chip.
Esses sistemas tentam reproduzir determinadas características da fisiologia humana em pequenos dispositivos de laboratório. Eles são utilizados para estudar doenças, testar medicamentos e investigar processos biológicos complexos.
Uma das dificuldades é justamente retirar células desses sistemas sem alterar sua estrutura.
Com a nova técnica, os pesquisadores conseguiram acompanhar a atividade genética de células endoteliais dentro dos dispositivos sem precisar desmontá-los.
Os experimentos também mostraram que genes relacionados à formação de redes vasculares apresentavam comportamentos diferentes dependendo da origem dos fibroblastos utilizados como células de suporte, provenientes do útero ou do pulmão.
Próximo objetivo são células individuais
O Broad Institute trabalha agora para adaptar a tecnologia à análise de células individuais.
Se isso for possível, pesquisadores poderão acompanhar como uma mesma célula modifica sua atividade genética ao longo do tempo, em vez de depender apenas de medições realizadas em populações celulares.
As aplicações potenciais incluem estudos sobre desenvolvimento celular, câncer, doenças neurológicas, resposta a medicamentos e engenharia de tecidos.
Para Blainey, o resultado representa a concretização de uma ideia que parecia praticamente impossível quando o projeto começou há mais de uma década.
Uma técnica que nasceu como algo próximo da “ficção científica” pode agora permitir que cientistas observem a atividade genética das células enquanto elas continuam vivas.
[ Fonte: Infobae ]
