doi.org/10.1126/science.adj3566
Credibilidade: 999
#Cromossomos
Os pesquisadores indicam que esta técnica aumentará a eficiência da pesquisa laboratorial e ampliará o escopo da terapia genética.
Os cromossomos artificiais humanos (HACs) que funcionam dentro das células humanas têm o potencial de revolucionar as terapias genéticas, incluindo tratamentos para certos tipos de câncer, e têm numerosos usos laboratoriais.
No entanto, desafios técnicos significativos impediram o seu progresso.
Agora, uma equipe liderada por pesquisadores da Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia fez um avanço significativo neste campo que efetivamente contorna um obstáculo comum.
Num estudo publicado recentemente na Science, os investigadores explicaram como desenvolveram uma técnica eficiente para produzir HACs a partir de construções únicas e longas de DNA desenhado.
Os métodos anteriores para produzir HACs eram limitados pelo fato de que as construções de DNA usadas para produzi-los tendem a se unir – “multimerizar? – em séries imprevisivelmente longas e com rearranjos imprevisíveis.
O novo método permite que os HACs sejam elaborados de forma mais rápida e precisa, o que, por sua vez, irá acelerar diretamente o ritmo a que a investigação do DNA pode ser feita.
Com o tempo, com um sistema de entrega eficaz, esta técnica poderá levar a terapias celulares mais bem projetadas para doenças como o câncer.
Revisão do projeto HAC “Essencialmente, fizemos uma revisão completa da antiga abordagem de projeto e entrega de HAC”, disse Ben Black, PhD, professor de Bioquímica e Biofísica da Eldridge Reeves Johnson Foundation na Penn.
“O HAC que construímos é muito atraente para eventual implantação em aplicações de biotecnologia, por exemplo, onde a engenharia genética de células em larga escala é desejada.
Um bônus é que eles existem ao lado dos cromossomos naturais sem a necessidade de alterar os cromossomos naturais da célula.
Os primeiros HACs foram desenvolvidos há 25 anos, e a tecnologia de cromossomos artificiais já está bem avançada para os cromossomos menores e mais simples de organismos inferiores, como bactérias e leveduras.
Os cromossomos humanos são outra questão, em grande parte devido ao seu tamanho maior e aos centrômeros mais complexos, a região central onde os braços dos cromossomos em forma de X se unem.
Os pesquisadores conseguiram formar pequenos cromossomos humanos artificiais a partir de comprimentos autoligados de DNA adicionados às células, mas esses comprimentos de DNA se multimerizam com organizações e números de cópias imprevisíveis – complicando seu uso terapêutico ou científico – e os HACs resultantes às vezes até terminam incorporando pedaços de cromossomos naturais de suas células hospedeiras, tornando as edições não confiáveis.
Em seu estudo, os pesquisadores da Penn Medicine desenvolveram HACs aprimorados com múltiplas inovações: estas incluíam construções iniciais de DNA maiores contendo centrômeros maiores e mais complexos, que permitem que os HACs se formassem a partir de cópias únicas dessas construções.
Para entrega às células, eles usaram um sistema de entrega baseado em células de levedura capaz de transportar cargas maiores.
“Em vez de tentar inibir a multimerização, por exemplo, simplesmente contornamos o problema aumentando o tamanho da construção de DNA de entrada para que ela tendesse naturalmente a permanecer na forma previsível de cópia única”, disse Black.
Os pesquisadores mostraram que seu método era muito mais eficiente na formação de HACs viáveis em comparação com os métodos padrão, e produziu HACs que poderiam se reproduzir durante a divisão celular.
Vantagens e aplicações futuras As vantagens potenciais dos cromossomos artificiais – presumindo que eles possam ser entregues facilmente às células e operar como cromossomos naturais – são muitas.
Ofereceriam plataformas mais seguras, mais produtivas e mais duradouras para a expressão de genes terapêuticos, em contraste com os sistemas de entrega de genes baseados em vírus, que podem desencadear reações imunitárias e envolver inserção viral prejudicial em cromossomas naturais.
A expressão gênica normal nas células também requer muitos fatores reguladores locais e distantes, que são virtualmente impossíveis de reproduzir artificialmente fora de um contexto semelhante ao cromossomo.
Além disso, os cromossomas artificiais, ao contrário dos vectores virais relativamente limitados, permitiriam a expressão de grandes conjuntos cooperativos de genes, por exemplo, para construir máquinas de proteínas complexas.
Black espera que a mesma abordagem ampla que seu grupo adotou neste estudo seja útil na produção de cromossomos artificiais para outros organismos superiores, incluindo plantas para aplicações agrícolas, como culturas resistentes a pragas e de alto rendimento.
Publicado em 30/03/2024 08h25
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