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sexta-feira, 21 de dezembro de 2018
Cientistas usam edição genética para criar células-tronco "mais resistentes"
20 December 2018 - Scientists use gene editing to create 'tougher' stem cells.
segunda-feira, 17 de setembro de 2018
segunda-feira, 8 de janeiro de 2018
quarta-feira, 25 de outubro de 2017
Edição temporária de RNA pode revolucionar o tratamento de doenças genéticas
25 de outubro de 2017 - A tecnologia de edição de genoma CRISP revolucionou a engenharia genética ao permitir que cientistas copiassem e colassem pequenos trechos de DNA com mais precisão do que nunca. Agora, um dos grupos por traz dessa tecnologia utilizou o poder da edição CRISPR para também editar RNA, uma molécula que, assim como o DNA, é essencial na codificação, regulação e expressão dos genes. Este desenvolvimento pode eventualmente permitir a cientistas alterar a expressão de genes no corpo humano sem a necessidade de alterar o genoma.
“Edição a nível de RNA tem diversas vantagens”, disse Feng Zhang, um cientista do Broad Institute e autor sênior do estudo publicado na Science, ao Gizmodo. “É mais flexível do que fazer mudanças permanentes ao DNA, que trazem importantes implicações ao uso terapêutico, permitindo estudar e controlar uma grande gama de processos celulares, como splicing, modificação de mRNA e sinalização de cascadas”.
Junto do DNA e proteínas, o RNA é uma das macromoléculas vitais da vida, envolvida na sintetização de proteínas e transmissão de informações genéticas. Em uma célula, informação genética flui do DNA para o RNA e então para outras proteínas, com o RNA agindo como um árbitro entre os dois. Nos últimos anos, no entanto, nosso entendimento do papel do RNA foi expandido. RNA defeituoso, em vez de DNA, também é responsabilizado como a fonte de algumas doenças humanas, incluindo alguns tipos de câncer.
Para editar o RNA, cientistas precisaram criar um novo sistema de edição. Existem diversas enzimas CRISPR diferentes, e a maioria dos sistemas de engenharia de genoma CRISPR se baseiam em uma enzima chamada Cas9. O sistema de edição de RNA desenvolvido por Zeng e seus colegas se baseia em uma enzima diferente, a Cas13b. O sistema permite aos pesquisadores mudarem um único nucleosídeo, ou letra do RNA, em uma cadeia (fita) de RNA em células mamíferas. Eles chamam o sistema de RNA Editing for Programmable A to I Replacement (em tradução livre, Edição de RNA de Programável A para I Reposição, ou “REPAIR”.
O sistema REPAIR pode ser um divisor de águas ao permitir que cientistas alterem doenças causadoras de mutações sem a necessidade de permanentemente modificar o código genético do paciente. Ao corrigir mutações problemáticas por letras que codificam o RNA, cientistas podem potencialmente reverter mutações sem causar mudanças permanentes ao genoma, já que o RNA degrada naturalmente com o tempo.
“Este é um significante avanço pois adiciona uma nova dimensão para [a pesquisa] e capacidade de edição”, diz Eric Topol, um genetistas na Scripps Research Institute, para o Gizmodo. “Isso ajudará a determinar quais genes são essenciais, e especialmente a função de RNA não codificante que geralmente é algo difícil de compreender. Já pelo lado médico a vantagem é a intervenção temporal, pois a edição de RNA é transitória e reversível – muitas condições médicas podem se beneficiar de um processo de edição tão específico e de curto prazo”.
Mas é claro, Topol complementa, tudo isso é teórico – até então ele foi apenas testado em células humanas no laboratório, não em humanos de fato.
A nova técnica, no entanto, tem sérias limitações. Por exemplo, explica Zhang, eles conseguem fazer apenas uma única mudança base no sistema. Eles conseguem apenas reverter Gs que mutaram para As, uma mutação ligada à doenças incluindo a distrofia muscular de Duchenne e a doença de Parkinson.
“Apesar de muito comum em doenças genéticas, é apenas uma das 12 possíveis edições de nucleotídeos que podem ser feitas”, diz. “Nós gostaríamos de desenvolver edições bases adicionais para expandir o leque de ferramentas disponíveis”.
Mais interessante, talvez, é a forma com que a edição de RNA poderia reestruturar o debate ético sobre a edição genética. Muitas discussões se esquivam do fato que a alteração dos genes de alguém é algo permanente; uma edição que vem acompanhada de consequências não intencionais que podem durar para sempre, e até mesmo transmitidas para gerações seguintes. Para algumas doenças, no entanto, edição de RNA pode ser uma alternativa. Fonte: Gizmodo. Veja mais aqui: Fighting Parkinson’s with deep-sea shrimp and CRISPR.
“Edição a nível de RNA tem diversas vantagens”, disse Feng Zhang, um cientista do Broad Institute e autor sênior do estudo publicado na Science, ao Gizmodo. “É mais flexível do que fazer mudanças permanentes ao DNA, que trazem importantes implicações ao uso terapêutico, permitindo estudar e controlar uma grande gama de processos celulares, como splicing, modificação de mRNA e sinalização de cascadas”.
Junto do DNA e proteínas, o RNA é uma das macromoléculas vitais da vida, envolvida na sintetização de proteínas e transmissão de informações genéticas. Em uma célula, informação genética flui do DNA para o RNA e então para outras proteínas, com o RNA agindo como um árbitro entre os dois. Nos últimos anos, no entanto, nosso entendimento do papel do RNA foi expandido. RNA defeituoso, em vez de DNA, também é responsabilizado como a fonte de algumas doenças humanas, incluindo alguns tipos de câncer.
Para editar o RNA, cientistas precisaram criar um novo sistema de edição. Existem diversas enzimas CRISPR diferentes, e a maioria dos sistemas de engenharia de genoma CRISPR se baseiam em uma enzima chamada Cas9. O sistema de edição de RNA desenvolvido por Zeng e seus colegas se baseia em uma enzima diferente, a Cas13b. O sistema permite aos pesquisadores mudarem um único nucleosídeo, ou letra do RNA, em uma cadeia (fita) de RNA em células mamíferas. Eles chamam o sistema de RNA Editing for Programmable A to I Replacement (em tradução livre, Edição de RNA de Programável A para I Reposição, ou “REPAIR”.
O sistema REPAIR pode ser um divisor de águas ao permitir que cientistas alterem doenças causadoras de mutações sem a necessidade de permanentemente modificar o código genético do paciente. Ao corrigir mutações problemáticas por letras que codificam o RNA, cientistas podem potencialmente reverter mutações sem causar mudanças permanentes ao genoma, já que o RNA degrada naturalmente com o tempo.
“Este é um significante avanço pois adiciona uma nova dimensão para [a pesquisa] e capacidade de edição”, diz Eric Topol, um genetistas na Scripps Research Institute, para o Gizmodo. “Isso ajudará a determinar quais genes são essenciais, e especialmente a função de RNA não codificante que geralmente é algo difícil de compreender. Já pelo lado médico a vantagem é a intervenção temporal, pois a edição de RNA é transitória e reversível – muitas condições médicas podem se beneficiar de um processo de edição tão específico e de curto prazo”.
Mas é claro, Topol complementa, tudo isso é teórico – até então ele foi apenas testado em células humanas no laboratório, não em humanos de fato.
A nova técnica, no entanto, tem sérias limitações. Por exemplo, explica Zhang, eles conseguem fazer apenas uma única mudança base no sistema. Eles conseguem apenas reverter Gs que mutaram para As, uma mutação ligada à doenças incluindo a distrofia muscular de Duchenne e a doença de Parkinson.
“Apesar de muito comum em doenças genéticas, é apenas uma das 12 possíveis edições de nucleotídeos que podem ser feitas”, diz. “Nós gostaríamos de desenvolver edições bases adicionais para expandir o leque de ferramentas disponíveis”.
Mais interessante, talvez, é a forma com que a edição de RNA poderia reestruturar o debate ético sobre a edição genética. Muitas discussões se esquivam do fato que a alteração dos genes de alguém é algo permanente; uma edição que vem acompanhada de consequências não intencionais que podem durar para sempre, e até mesmo transmitidas para gerações seguintes. Para algumas doenças, no entanto, edição de RNA pode ser uma alternativa. Fonte: Gizmodo. Veja mais aqui: Fighting Parkinson’s with deep-sea shrimp and CRISPR.
Cientistas anunciam melhorias em revolucionária ferramenta de edição genética
25/1017 - RIO - Apontada como um dos maiores avanços da ciência nos últimos anos, a técnica de edição genética conhecida pela sigla CRISPR deu aos cientistas uma maneira relativamente simples, eficiente e barata de manipular o DNA. Isto possibilitou pesquisas mais amplas sobre a influência dos genes na saúde e na doença e despertou a esperança de novas e revolucionárias terapias para uma miríade de condições causadas por mutações genéticas, muitas delas fatais ou debilitantes e atualmente sem tratamento ou cura. Agora, pesquisadores anunciam o desenvolvimento de novas versões da CRISPR que permitem alterar uma única “letra” do DNA no lugar de trechos do código genético, assim como fazer modificações só no RNA, outro tipo de informação genética usada pelos organismos para comandar os processos que nos mantêm vivos.
Autêntico “livro da vida”, o DNA traz todas as informações necessárias para a criação desde uma simples bactéria a um complexo ser humano. E este “livro” é todo “escrito” usando praticamente só quatro “letras”: as moléculas citosina (C), adenina (A), guanina (G) e timina (T), também conhecidas como nucleotídeos. Além disso, estas moléculas se agrupam em pares restritos, de forma que a citosina se une apenas com a guanina e a adenina com a timina, formando as unidades básicas do DNA, os chamados “pares-base” C-G, G-C, A-T e T-A. Por fim, unidos em formato de hélice dupla, estes pares-base compõem a grande molécula do DNA, como os degraus de uma enorme escada espiral que ao microscópio enxergamos como os chamados cromossomos.
Cada organismo, da bactéria ao ser humano, tem seus próprios conjuntos de cromossomos com uma sequência única destes pares-base (e por isso a ordem é importante, isto é, numa estrutura de hélice dupla como a do DNA, C-G é diferente de G-C). Mas esta sequência não é permanente. Devido a fatores ambientais ou internos, ela sofre constantes alterações, as chamadas mutações genéticas. A grande maioria destas mutações é prontamente “corrigida” por mecanismos dentro da própria célula, inofensiva e por vezes até vantajosa, alimentando o processo de evolução por meio da seleção natural. Mas algumas também estão por trás de diversas doenças, do câncer à doença de Parkinson, passando por condições físicas e psiquiátricas que vão desde distúrbios sanguíneos como a beta-talassemia à esquizofrenia e transtornos de espectro autista.
Até agora, os cientistas identificaram mais de 50 mil mutações genéticas associadas a doenças. Muitas, como o câncer, esquizofrenia e autismo, são poligênicas, isto é, provocadas por múltiplas alterações em vários genes. Mas algumas, como a citada beta-talassemia e certas formas de Parkinson, são causadas pela variação de apenas uma “letra” do DNA em um determinado gene que faz com que, por exemplo, uma proteína seja fabricada de maneira defeituosa. São as chamadas “mutações pontuais”, das quais cerca de 32 mil já foram ligadas ao surgimento ou maior propensão ao desenvolvimento de diversos doençaes.
E são justamente as doenças causadas por estas mutações pontuais o principal alvo do grupo de pesquisadores liderado por David Liu, da Universidade de Harvard, EUA. No início do ano passado, a equipe de Liu já tinha relatado a criação de uma “versão” da CRISPR capaz converter pares-base C-G em T-A alterando quimicamente apenas um dos nucleotídeos, sem a necessidade de “abrir e cortar” a molécula de DNA como na forma “convencional” de uso desta ferramenta de edição genética.
Mas apenas 14% das 32 mil mutações pontuais causadoras de doenças podem ser corrigidas trocando um par C-G por um T-A. A correção da maior parte das mutações pontuais associadas a doenças (48%) depende de fazer a conversão inversa, isto é, um par A-T para um G-C. E é exatamente a criação de uma maneira de realizar esta troca quimicamente, novamente sem a necessidade de “abrir” a molécula do DNA, e, com ajustes, poder fazer todo tipo de transição direta dos nucleotídeos (isto é, sem mudar sua ordem) – C para T, T para C, A para G, e G para A - que Liu e equipe relatam na edição desta quarta-feira da prestigiada revista científica “Nature” com o desenvolvimento do que batizaram de “editores de base de adenina” (ABEs, na sigla em inglês).
- A edição genética convencional da CRISPR desfaz a hélice do DNA, então a edição de base é uma solução mais eficiente e segura para corrigir estas mutações pontuais – disse Liu em teleconferência promovida pela “Nature” para discutir a descoberta com jornalistas. - É basicamente a diferença entre usar uma tesoura e um lápis. Para algumas aplicações, como a edição de trechos maiores de DNA, a tesoura é uma ferramenta melhor. Mas para outras, como a alteração de apenas um par-base, um lápis é melhor.
O maior obstáculo encontrado inicialmente pelos cientistas para fazer as conversões A-T para G-C, e que acabou se mostrando uma certa vantagem, é que, diferentemente do que acontece com as alterações C-G para T-A, não existem enzimas naturais capazes de realizar esta reação química, conhecida como deaminase da adenina, diretamente no DNA. Diante disso, Nicole Gaudelli, pós-doutoranda no laboratório de Liu e primeira autora do artigo na “Nature”, teve que criar praticamente “do zero” e testar uma biblioteca de enzimas que poderiam fazer este trabalho, chegando ao grupo que foi batizado como ABEs.
Guiadas para o ponto específico da sequência de DNA por uma versão da ferramenta de edição genética CRISPR que teve sua capacidade de “abrir e cortar” a hélice removida, estas enzimas mudam a adenina (A) para um outro tipo de nucleotídeo conhecido como inosina (I), mas que a célula lê como se fosse uma guanina (G). E frente ao que para ela parece um “erro de combinação” dos pares-base, a própria célula se encarrega de trocar a timina (T) do outro lado por uma citosina (C), completando a conversão.
- Foi graças à persistência de Nicole nos últimos dois anos que chegamos a estas enzimas – reconheceu Liu. - Como a natureza não tem enzimas capazes de fazer a deaminase da adenina, talvez nossas células não tenham evoluído mecanismos para reconhecer a inosina e remover esta modificação.
Já outro grupo de cientistas liderado por Feng Zhang, do Instituto Broad, parceria entre a Universidade de Harvard e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), também nos EUA, divulgou nesta quarta o desenvolvimento de uma versão da CRISPR para fazer alterações no RNA. Este tipo de código genético em geral atua como um “mensageiro” do DNA do núcleo para o resto da célula, além de ser responsável por reconhecer e transportar os aminoácidos que serão unidos para fabricar as proteínas nas “receitas” determinadas pelos genes.
Assim, as modificações feitas com esta versão, batizada “Repair” (conserto em inglês, numa tradução livre), podem ser apenas temporárias ou localizadas, diferentemente do caráter permanente e abrangente da manipulação do DNA nuclear, ou feitas em estruturas e processos paralelos a ele também associadas com doenças.
- A Repair pode consertar mutações sem mexer no genoma, e como o RNA se degrada naturalmente, é um conserto potencialmente reversível – resume David Cox, estudante de graduação no laboratório de Zhang e um dos coautores de artigo que relata o desenvolvimento da ferramenta, divulgado nesta quarta de forma adiantada pela revista “Science” numa incomum parceria com a publicação do estudo sobre os editores de base na “Nature”, o que mostra a importância de ambos avanços.
Imagina-se que tal capacidade possa permitir, por exemplo, uma diminuição temporária da resposta inflamatória em resposta a uma cirurgia, facilitando a recuperação, ou localizada dos neurônios a determinadas condições, ajudando a prevenir o Alzheimer, ação que poderia ser extremamente doençaéfica se feita de forma generalizada e/ou permanente. Além disso, a manipulação do RNA no lugar do DNA pode ser uma via mais rápida para o desenvolvimento de tratamentos para condições provocadas por mutações pontuais que afetem a fabricação de proteínas do que os ABEs, trazendo, se não a cura definitiva, alívio nos sintomas de doenças como a própria doença de Parkinson, distrofia muscular de Duchenne e alguns tipos de epilepsia, entre outras. Fonte: Extra.
Autêntico “livro da vida”, o DNA traz todas as informações necessárias para a criação desde uma simples bactéria a um complexo ser humano. E este “livro” é todo “escrito” usando praticamente só quatro “letras”: as moléculas citosina (C), adenina (A), guanina (G) e timina (T), também conhecidas como nucleotídeos. Além disso, estas moléculas se agrupam em pares restritos, de forma que a citosina se une apenas com a guanina e a adenina com a timina, formando as unidades básicas do DNA, os chamados “pares-base” C-G, G-C, A-T e T-A. Por fim, unidos em formato de hélice dupla, estes pares-base compõem a grande molécula do DNA, como os degraus de uma enorme escada espiral que ao microscópio enxergamos como os chamados cromossomos.
Cada organismo, da bactéria ao ser humano, tem seus próprios conjuntos de cromossomos com uma sequência única destes pares-base (e por isso a ordem é importante, isto é, numa estrutura de hélice dupla como a do DNA, C-G é diferente de G-C). Mas esta sequência não é permanente. Devido a fatores ambientais ou internos, ela sofre constantes alterações, as chamadas mutações genéticas. A grande maioria destas mutações é prontamente “corrigida” por mecanismos dentro da própria célula, inofensiva e por vezes até vantajosa, alimentando o processo de evolução por meio da seleção natural. Mas algumas também estão por trás de diversas doenças, do câncer à doença de Parkinson, passando por condições físicas e psiquiátricas que vão desde distúrbios sanguíneos como a beta-talassemia à esquizofrenia e transtornos de espectro autista.
Até agora, os cientistas identificaram mais de 50 mil mutações genéticas associadas a doenças. Muitas, como o câncer, esquizofrenia e autismo, são poligênicas, isto é, provocadas por múltiplas alterações em vários genes. Mas algumas, como a citada beta-talassemia e certas formas de Parkinson, são causadas pela variação de apenas uma “letra” do DNA em um determinado gene que faz com que, por exemplo, uma proteína seja fabricada de maneira defeituosa. São as chamadas “mutações pontuais”, das quais cerca de 32 mil já foram ligadas ao surgimento ou maior propensão ao desenvolvimento de diversos doençaes.
E são justamente as doenças causadas por estas mutações pontuais o principal alvo do grupo de pesquisadores liderado por David Liu, da Universidade de Harvard, EUA. No início do ano passado, a equipe de Liu já tinha relatado a criação de uma “versão” da CRISPR capaz converter pares-base C-G em T-A alterando quimicamente apenas um dos nucleotídeos, sem a necessidade de “abrir e cortar” a molécula de DNA como na forma “convencional” de uso desta ferramenta de edição genética.
Mas apenas 14% das 32 mil mutações pontuais causadoras de doenças podem ser corrigidas trocando um par C-G por um T-A. A correção da maior parte das mutações pontuais associadas a doenças (48%) depende de fazer a conversão inversa, isto é, um par A-T para um G-C. E é exatamente a criação de uma maneira de realizar esta troca quimicamente, novamente sem a necessidade de “abrir” a molécula do DNA, e, com ajustes, poder fazer todo tipo de transição direta dos nucleotídeos (isto é, sem mudar sua ordem) – C para T, T para C, A para G, e G para A - que Liu e equipe relatam na edição desta quarta-feira da prestigiada revista científica “Nature” com o desenvolvimento do que batizaram de “editores de base de adenina” (ABEs, na sigla em inglês).
- A edição genética convencional da CRISPR desfaz a hélice do DNA, então a edição de base é uma solução mais eficiente e segura para corrigir estas mutações pontuais – disse Liu em teleconferência promovida pela “Nature” para discutir a descoberta com jornalistas. - É basicamente a diferença entre usar uma tesoura e um lápis. Para algumas aplicações, como a edição de trechos maiores de DNA, a tesoura é uma ferramenta melhor. Mas para outras, como a alteração de apenas um par-base, um lápis é melhor.
O maior obstáculo encontrado inicialmente pelos cientistas para fazer as conversões A-T para G-C, e que acabou se mostrando uma certa vantagem, é que, diferentemente do que acontece com as alterações C-G para T-A, não existem enzimas naturais capazes de realizar esta reação química, conhecida como deaminase da adenina, diretamente no DNA. Diante disso, Nicole Gaudelli, pós-doutoranda no laboratório de Liu e primeira autora do artigo na “Nature”, teve que criar praticamente “do zero” e testar uma biblioteca de enzimas que poderiam fazer este trabalho, chegando ao grupo que foi batizado como ABEs.
Guiadas para o ponto específico da sequência de DNA por uma versão da ferramenta de edição genética CRISPR que teve sua capacidade de “abrir e cortar” a hélice removida, estas enzimas mudam a adenina (A) para um outro tipo de nucleotídeo conhecido como inosina (I), mas que a célula lê como se fosse uma guanina (G). E frente ao que para ela parece um “erro de combinação” dos pares-base, a própria célula se encarrega de trocar a timina (T) do outro lado por uma citosina (C), completando a conversão.
- Foi graças à persistência de Nicole nos últimos dois anos que chegamos a estas enzimas – reconheceu Liu. - Como a natureza não tem enzimas capazes de fazer a deaminase da adenina, talvez nossas células não tenham evoluído mecanismos para reconhecer a inosina e remover esta modificação.
Já outro grupo de cientistas liderado por Feng Zhang, do Instituto Broad, parceria entre a Universidade de Harvard e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), também nos EUA, divulgou nesta quarta o desenvolvimento de uma versão da CRISPR para fazer alterações no RNA. Este tipo de código genético em geral atua como um “mensageiro” do DNA do núcleo para o resto da célula, além de ser responsável por reconhecer e transportar os aminoácidos que serão unidos para fabricar as proteínas nas “receitas” determinadas pelos genes.
Assim, as modificações feitas com esta versão, batizada “Repair” (conserto em inglês, numa tradução livre), podem ser apenas temporárias ou localizadas, diferentemente do caráter permanente e abrangente da manipulação do DNA nuclear, ou feitas em estruturas e processos paralelos a ele também associadas com doenças.
- A Repair pode consertar mutações sem mexer no genoma, e como o RNA se degrada naturalmente, é um conserto potencialmente reversível – resume David Cox, estudante de graduação no laboratório de Zhang e um dos coautores de artigo que relata o desenvolvimento da ferramenta, divulgado nesta quarta de forma adiantada pela revista “Science” numa incomum parceria com a publicação do estudo sobre os editores de base na “Nature”, o que mostra a importância de ambos avanços.
Imagina-se que tal capacidade possa permitir, por exemplo, uma diminuição temporária da resposta inflamatória em resposta a uma cirurgia, facilitando a recuperação, ou localizada dos neurônios a determinadas condições, ajudando a prevenir o Alzheimer, ação que poderia ser extremamente doençaéfica se feita de forma generalizada e/ou permanente. Além disso, a manipulação do RNA no lugar do DNA pode ser uma via mais rápida para o desenvolvimento de tratamentos para condições provocadas por mutações pontuais que afetem a fabricação de proteínas do que os ABEs, trazendo, se não a cura definitiva, alívio nos sintomas de doenças como a própria doença de Parkinson, distrofia muscular de Duchenne e alguns tipos de epilepsia, entre outras. Fonte: Extra.
quinta-feira, 12 de outubro de 2017
Nova técnica busca o genoma para genes que combatem a doença
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| Os pesquisadores do MIT adaptaram o sistema de edição do genoma CRISPR para identificar genes que protegem as células de uma proteína associada à doença de Parkinson |
CRISPR normalmente é usado para editar ou excluir genes de células vivas. No entanto, a equipe do MIT o adaptou para ativar ou desligar aleatoriamente conjuntos de genes distintos em grandes populações de células, permitindo que os pesquisadores identifiquem genes que protegem as células de uma proteína associada à doença de Parkinson.
A nova tecnologia, descrita na revista Molecular Cell, oferece uma nova maneira de buscar alvos de drogas para muitas doenças, não apenas Parkinson, diz Timothy Lu, professor associado do MIT de engenharia elétrica e informática e de engenharia biológica.
"O estado da arte agora está direcionando dois ou três genes simultaneamente e depois olhando os efeitos, mas pensamos que talvez os conjuntos de genes que precisam ser modulados para abordar algumas dessas doenças são realmente mais amplos do que isso", diz Lu , que é o autor principal do estudo.
Os principais autores do papel são postdocção Ying-Chou Chen e estudante de pós-graduação Fahim Farzadfard.
Ativando ou desativando genes
O sistema de edição de genoma CRISPR consiste em uma enzima de corte de DNA chamada Cas9 e linhas de guia de RNA curtas que visam sequências específicas do genoma, dizendo a Cas9 onde fazer seus cortes. Usando esse processo, os cientistas podem fazer mutações específicas nos genomas dos animais vivos, excluindo genes ou inserindo novos.
No novo estudo, a equipe do MIT desativou a habilidade de corte de Cas9 e projetou a proteína de modo que, depois de se ligar a um site alvo, recruta fatores de transcrição (proteínas que são necessárias para ativar genes).
Ao entregar esta versão do Cas9 juntamente com a cadeia de ARN guia em células individuais, os pesquisadores podem segmentar uma seqüência genética por célula. Cada RNA guia pode atingir um único gene ou múltiplos genes, dependendo da sequência guia particular. Isso permite que os pesquisadores criem aleatoriamente todo o genoma para genes que afetam a sobrevivência celular.
"O que decidimos fazer foi assumir uma abordagem completamente imparcial em que, em vez de direcionar os genes individuais de interesse, expressaríamos guias randomizados dentro da célula", diz Lu. "Usando essa abordagem, podemos examinar os RNAs guia que têm atividades de proteção excepcionalmente fortes em um modelo de doença neurodegenerativa".
Os pesquisadores implantaram essa tecnologia em células de levedura que são geneticamente modificadas para produzir uma proteína associada à doença de Parkinson, conhecida como alfa-sinucleína. Esta proteína, que forma aglomerados no cérebro de pacientes com Parkinson, é normalmente tóxica para células de levedura.
Usando esta tela, a equipe do MIT identificou uma cadeia de RNA guia que teve um efeito muito poderoso, mantendo as células vivas muito mais efetivamente do que qualquer um dos genes individuais que foram previamente encontrados para proteger esse tipo de célula de levedura.
Outro rastreio genético revelou que muitos dos genes ativados por esta cadeia de RNA guia são proteínas chaperonas, que ajudam outras proteínas a se dobrar na forma correta. Os pesquisadores levantam a hipótese de que essas proteínas chaperonas podem auxiliar na dobragem adequada da alergia alfa, o que poderia impedir a formação de aglomerados.
Outros genes ativados pelo guia RNA codificam proteínas mitocondriais que ajudam as células a regular seu metabolismo energético e o tráfico de proteínas que estão envolvidas na embalagem e no transporte de outras proteínas. Os pesquisadores agora estão investigando se o RNA do guia gira cada um desses genes individualmente ou se ele ativa um ou mais genes reguladores que então ativam os outros.
Efeitos de proteção
Uma vez que os pesquisadores identificaram esses genes em leveduras, eles testaram os equivalentes humanos em neurônios humanos, cultivados em um prato de laboratório, que também sobreproduzem alfa-sinucleína. Esses genes humanos também foram protetores contra a morte induzida por alfa-sinucleína, sugerindo que valem a pena testar como tratamentos de terapia genética para a doença de Parkinson, diz Lu.
Wilson Wong, professor assistente de engenharia biomédica na Universidade de Boston, diz que o estudo destaca as diversas aplicações para as quais o CRISPR / Cas9 pode ser usado.
"Também é interessante ver que eles poderiam usar o fermento como ponto de partida de uma tela genética e identificar RNAs guia que são protetores para a toxicidade alfa-sinucleína em células de mamíferos", diz Wong, que não estava envolvido na pesquisa. "Este trabalho poderia abrir caminho para o uso de RNAs guia aleatorizados e leveduras para interrogar biologia humana complexa".
O laboratório de Lu agora está usando essa abordagem para detectar genes relacionados a outros distúrbios e os pesquisadores já identificaram alguns genes que parecem proteger contra certos efeitos do envelhecimento. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: MyScience.
segunda-feira, 3 de julho de 2017
O CRISPR poderia farejar um Virus?
July 3, 2017 - A ferramenta de edição de genes conhecida como CRISPR está rapidamente se tornando conhecida por seu potencial para tratar a doença, cortando mutações genéticas do DNA.
Mas as ferramentas genômicas como o CRISPR também possuem outras capacidades possíveis, como a capacidade de visualizar as pessoas sobre a presença de vírus, como dengue e Zika, além de doenças debilitantes, como a doença de Parkinson.
"Eu acho que a percepção pública do CRISPR é muito focada na idéia de usar a edição de genes clinicamente para curar a doença. Esta é sem dúvida uma possibilidade emocionante, mas essa é apenas uma peça pequena", disse Neville Sanjana, do New York Genome Center E um professor assistente de biologia, neurociência e fisiologia na Universidade de Nova York. [10 coisas surpreendentes que os cientistas fizeram com CRISPR]
"Com CRISPR, acho que você verá muitas aplicações em biologia sintética", como sensores para agentes patogênicos, disse Sanjana à Live Science.
Um sistema de defesa natural
No seu núcleo, o CRISPR é um sistema de defesa natural que evoluiu em microorganismos unicelulares para lutar contra vírus invasores. A luta é uma guerra total. O cientista estima que, para cada célula na Terra, há cerca de 10 vírus, todos lançando missões implacáveis para replicar-se inserindo seu DNA na maquinaria em células.
As bactérias usam um arsenal para lutar, incluindo CRISPR, que é uma série de sequências de DNA curtas e repetidas que são separadas por espaçadores que possuem sequências únicas. As bactérias usam quando são infectadas com um vírus. À medida que os bits genéticos do vírus se replicam dentro das bactérias, o CRISPR entra, guiando as defesas bacterianas em direção ao material estranho.
A proteína no CRISPR corta o intruso, mas também coleta uma pequena seqüência de DNA do invasor, que a proteína insere no CRISPR da bactéria como espaçador. Cada vez que um vírus invade e é destruído, um novo espaçador é adicionado ao CRISPR.
Em certo sentido, os espaçadores no CRISPR são um relato das vitórias do campo de batalha da bactéria, como marcas de matança no estoque de um tambor de rifle. Mas os espaçadores fornecem outra função.
Quando um vírus que foi derrotado anteriormente tenta invadir, a bactéria o reconhece e define sobre cortar o invasor em pequenos pedaços. E quando a própria bactéria se multiplica, passa seu sistema de defesa para suas células filhas.
"Acontece que você pode realmente aproveitar essas propriedades para potencialmente desenvolver um dispositivo de diagnóstico muito sensível" que poderia detectar pequenas quantidades de moléculas de vírus em sangue humano, como o vírus Zika, disse o bioquímico e o especialista em CRISPR Sam Sternberg, o líder do grupo de Tecnologia Desenvolvimento na Caribou Biosciences Inc., baseada em Berkeley, na Califórnia, que está promovendo novos aplicativos para tecnologias baseadas em CRISPR. [5 Tecnologias Incríveis que Revolucionam a Biotecnologia]
Um dos avanços mais recentes da CRISPR nesta área é uma ferramenta chamada SHERLOCK (que significa “Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing” ou em português "Desbloqueio Enzimático Específico de Alta Sensibilidade"). Em abril de 2017, uma equipe de pesquisadores liderada pelo bioengenheiro James Collins e o pioneiro da CRISPR, Feng Zhang, do Broad Institute of MIT e Harvard, relataram na Science que tinham programado uma molécula CRISPR para buscar estirpes de Zika e vírus da dengue no soro sanguíneo, na urina, saliva e cortá-los.
Os pesquisadores programaram as moléculas CRISPR para liberar um sinal fluorescente quando estavam cortando os vírus, de modo que a presença do vírus poderia ser detectada. SHERLOCK era tão sensível, que era capaz de distinguir a cepa americana de Zika da cepa africana e diferenciar uma cepa de dengue de outra.
Collins e sua equipe conseguiram ver a presença dos vírus mesmo em concentrações extremamente baixas, tão baixas quanto duas moléculas em um quintilhão.
Em um teste separado, SHERLOCK conseguiu detectar duas estirpes diferentes da superbug Klebsiella pneumoniae resistente aos antibióticos. [6 Superbugs para assistir]
Então, em junho de 2017, uma equipe da Universidade da Flórida Central informou na revista Scientific Reports que eles usaram um sistema CRISPR para detectar a presença de doença de Parkinson. Esta desordem do sistema nervoso central provoca mau funcionamento e morte de células nervosas no cérebro e piora ao longo do tempo, causando tremores e problemas de movimento. A doença afeta cerca de 1 milhão de pessoas nos Estados Unidos, de acordo com a Fundação da Doença de Parkinson.
Embora a causa seja desconhecida, a quantidade de uma proteína chamada alfa-sinucleína, normalmente encontrada no cérebro, aumenta em pessoas que desenvolvem a doença. Os pesquisadores usaram CRISPR para editar o gene que faz a proteína alfa-sinucleína para que a proteína ficasse fluorescente. Quanto maior a quantidade de proteína, mais forte é o sinal fluorescente.
Os cientistas disseram que pensam que poderiam usar essa técnica para testar novas drogas para tratar a doença de Parkinson.
"Se tomarmos uma dessas células modificadas e tratá-la com um medicamento específico, se não produzir luz, isso significa que o medicamento é um tratamento potencial para esta doença", escreve o co-autor Sambuddha Basu, pesquisador pós-doutorado. Na Flórida Central, em um comunicado.
Ainda são os primeiros dias para estas e outras ferramentas biológicas relacionadas ao CRISPR, e devido à diversidade dos sistemas imunológicos nas bactérias, é bem possível que outras ferramentas permaneçam por descobrir, disse Sternberg.
"Eu acho que é um exemplo muito bom de mais uma descoberta científica básica que levou a uma potencial tecnologia revolucionária", disse ele.
Originalmente publicado na Live Science.
Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Live Science, com vários links.
Mas as ferramentas genômicas como o CRISPR também possuem outras capacidades possíveis, como a capacidade de visualizar as pessoas sobre a presença de vírus, como dengue e Zika, além de doenças debilitantes, como a doença de Parkinson.
"Eu acho que a percepção pública do CRISPR é muito focada na idéia de usar a edição de genes clinicamente para curar a doença. Esta é sem dúvida uma possibilidade emocionante, mas essa é apenas uma peça pequena", disse Neville Sanjana, do New York Genome Center E um professor assistente de biologia, neurociência e fisiologia na Universidade de Nova York. [10 coisas surpreendentes que os cientistas fizeram com CRISPR]
"Com CRISPR, acho que você verá muitas aplicações em biologia sintética", como sensores para agentes patogênicos, disse Sanjana à Live Science.
Um sistema de defesa natural
No seu núcleo, o CRISPR é um sistema de defesa natural que evoluiu em microorganismos unicelulares para lutar contra vírus invasores. A luta é uma guerra total. O cientista estima que, para cada célula na Terra, há cerca de 10 vírus, todos lançando missões implacáveis para replicar-se inserindo seu DNA na maquinaria em células.
As bactérias usam um arsenal para lutar, incluindo CRISPR, que é uma série de sequências de DNA curtas e repetidas que são separadas por espaçadores que possuem sequências únicas. As bactérias usam quando são infectadas com um vírus. À medida que os bits genéticos do vírus se replicam dentro das bactérias, o CRISPR entra, guiando as defesas bacterianas em direção ao material estranho.
A proteína no CRISPR corta o intruso, mas também coleta uma pequena seqüência de DNA do invasor, que a proteína insere no CRISPR da bactéria como espaçador. Cada vez que um vírus invade e é destruído, um novo espaçador é adicionado ao CRISPR.
Em certo sentido, os espaçadores no CRISPR são um relato das vitórias do campo de batalha da bactéria, como marcas de matança no estoque de um tambor de rifle. Mas os espaçadores fornecem outra função.
Quando um vírus que foi derrotado anteriormente tenta invadir, a bactéria o reconhece e define sobre cortar o invasor em pequenos pedaços. E quando a própria bactéria se multiplica, passa seu sistema de defesa para suas células filhas.
"Acontece que você pode realmente aproveitar essas propriedades para potencialmente desenvolver um dispositivo de diagnóstico muito sensível" que poderia detectar pequenas quantidades de moléculas de vírus em sangue humano, como o vírus Zika, disse o bioquímico e o especialista em CRISPR Sam Sternberg, o líder do grupo de Tecnologia Desenvolvimento na Caribou Biosciences Inc., baseada em Berkeley, na Califórnia, que está promovendo novos aplicativos para tecnologias baseadas em CRISPR. [5 Tecnologias Incríveis que Revolucionam a Biotecnologia]
Um dos avanços mais recentes da CRISPR nesta área é uma ferramenta chamada SHERLOCK (que significa “Specific High Sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKing” ou em português "Desbloqueio Enzimático Específico de Alta Sensibilidade"). Em abril de 2017, uma equipe de pesquisadores liderada pelo bioengenheiro James Collins e o pioneiro da CRISPR, Feng Zhang, do Broad Institute of MIT e Harvard, relataram na Science que tinham programado uma molécula CRISPR para buscar estirpes de Zika e vírus da dengue no soro sanguíneo, na urina, saliva e cortá-los.
Os pesquisadores programaram as moléculas CRISPR para liberar um sinal fluorescente quando estavam cortando os vírus, de modo que a presença do vírus poderia ser detectada. SHERLOCK era tão sensível, que era capaz de distinguir a cepa americana de Zika da cepa africana e diferenciar uma cepa de dengue de outra.
Collins e sua equipe conseguiram ver a presença dos vírus mesmo em concentrações extremamente baixas, tão baixas quanto duas moléculas em um quintilhão.
Em um teste separado, SHERLOCK conseguiu detectar duas estirpes diferentes da superbug Klebsiella pneumoniae resistente aos antibióticos. [6 Superbugs para assistir]
Então, em junho de 2017, uma equipe da Universidade da Flórida Central informou na revista Scientific Reports que eles usaram um sistema CRISPR para detectar a presença de doença de Parkinson. Esta desordem do sistema nervoso central provoca mau funcionamento e morte de células nervosas no cérebro e piora ao longo do tempo, causando tremores e problemas de movimento. A doença afeta cerca de 1 milhão de pessoas nos Estados Unidos, de acordo com a Fundação da Doença de Parkinson.
Embora a causa seja desconhecida, a quantidade de uma proteína chamada alfa-sinucleína, normalmente encontrada no cérebro, aumenta em pessoas que desenvolvem a doença. Os pesquisadores usaram CRISPR para editar o gene que faz a proteína alfa-sinucleína para que a proteína ficasse fluorescente. Quanto maior a quantidade de proteína, mais forte é o sinal fluorescente.
Os cientistas disseram que pensam que poderiam usar essa técnica para testar novas drogas para tratar a doença de Parkinson.
"Se tomarmos uma dessas células modificadas e tratá-la com um medicamento específico, se não produzir luz, isso significa que o medicamento é um tratamento potencial para esta doença", escreve o co-autor Sambuddha Basu, pesquisador pós-doutorado. Na Flórida Central, em um comunicado.
Ainda são os primeiros dias para estas e outras ferramentas biológicas relacionadas ao CRISPR, e devido à diversidade dos sistemas imunológicos nas bactérias, é bem possível que outras ferramentas permaneçam por descobrir, disse Sternberg.
"Eu acho que é um exemplo muito bom de mais uma descoberta científica básica que levou a uma potencial tecnologia revolucionária", disse ele.
Originalmente publicado na Live Science.
Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Live Science, com vários links.
terça-feira, 27 de junho de 2017
A edição de genes pelo CRISPR inverte a doença de Huntington em ratos
June 27, 2017 - À medida que a tecnologia avança, os cientistas esperam que um dia use CRISPR-Cas9 (uma ferramenta de edição de genes) para criar terapias genéticas que possam prevenir outras doenças hereditárias, incluindo anemia falciforme, doença de Parkinson e câncer que parecem ter um componente genético como o câncer de cólon. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: America cgtn.
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