Objetivo ambicioso de sequenciar RNA pode impulsionar a economia dos EUA
A farmacêutica da Faculdade de Farmácia da UC, Mary Burns, retira uma seringa de um frasco durante os ensaios clínicos da vacina Moderna COVID-19 em 2020. Um plano para sequenciar o RNA poderia ter benefícios incalculáveis para a saúde e a medicina. Crédito:Colleen Kelley Um químico que lidera o Escritório de Pesquisa da Universidade de Cincinnati está desempenhando um papel em um empreendimento científico para desvendar os segredos do RNA.
As Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina publicaram um relatório que apresenta um plano ambicioso para sequenciar as moléculas que desempenham um papel crucial na partilha de informação genética entre as células.
O relatório descreve os passos para criar a tecnologia e reunir os recursos científicos colectivos necessários para ter sucesso nos próximos 15 anos.
O projecto foi comparado ao Projecto Genoma Humano, o enorme esforço de 13 anos concluído em 2003 por cientistas de todo o mundo para sequenciar o ADN humano. Mas Patrick Limbach, vice-presidente de pesquisa da UC, disse que há uma diferença importante:sequenciar o RNA é muito, muito mais difícil.
“É uma tarefa desafiadora”, disse Limbach.
Limbach atua no comitê de estudo da Academia Nacional de Ciências que delineou o escopo do projeto.
“O Projeto Genoma Humano capturou a imaginação de muitas pessoas para compreender quem somos como seres humanos”, disse Limbach. "Mas o DNA não muda muito. O RNA, em comparação, é dinâmico. Está sendo constantemente produzido e degradado. E as células podem modificar o mesmo RNA de maneira diferente, o que aumenta a complexidade dos sistemas biológicos."
Limbach disse que estudar o DNA é como examinar minuciosamente cada detalhe de uma foto. Mas estudar o RNA é como "tentar examinar cada quadro de um filme enquanto ele está sendo reproduzido. Requer um conjunto diferente de tecnologias".
Limbach é um Eminente Acadêmico de Ohio e professor de química na Faculdade de Artes e Ciências da UC. Em seu laboratório, ele tem usado ferramentas como espectrometria de massa para estudar RNA. Ele detém duas patentes relacionadas ao seu trabalho em análise de RNA. O trabalho de seu laboratório foi citado 30 vezes no recente relatório das Academias Nacionais.
“Atualmente, meu laboratório faz parte de um projeto colaborativo multinacional que está tentando encontrar alguns dos melhores princípios operacionais para estudar modificações de RNA”, disse ele.
O sequenciamento do RNA em todas as suas diversas formas poderia beneficiar profundamente a saúde pública.
O relatório intitulado "Traçando um Futuro para o Sequenciamento de RNA e suas Modificações" explica como o RNA é "editado" e revisado, dando origem às vezes a milhares de moléculas de RNA distintas para cada gene. Este sistema complexo é essencial no crescimento e manutenção das células. Mas as quebras no RNA também podem levar a uma ampla gama de doenças humanas, desde câncer e doenças cardíacas até distúrbios neurológicos e autoimunes.
“O princípio básico da biologia molecular é que o DNA cria RNA e o RNA cria as proteínas que nossas células precisam”, disse Limbach. “Portanto, se o RNA apresentar erros, for mal interpretado ou não for modificado adequadamente, ele pode produzir a proteína errada, levando a todos os tipos de doenças na saúde humana”.
O relatório descreve como o projecto poderá ajudar a melhorar o diagnóstico e o tratamento de doenças e a identificar meios mais eficazes para controlar agentes patogénicos nocivos.
Quase todo mundo já conhece um exemplo de como os cientistas estão aproveitando o poder do RNA na medicina. Ambas as vacinas Pfizer e Moderna usam um tipo de RNA chamado mRNA para criar anticorpos contra COVID-19. A UC liderou os ensaios clínicos da vacina Moderna em 2020.
Os pesquisadores da Universidade da Pensilvânia, Katalin Karikó e Drew Weissman, receberam o Prêmio Nobel por seu trabalho inovador na modificação do RNA que levou à vacina.
“Se eles ainda não tivessem feito o trabalho que fizeram na modificação do RNA, poderíamos ter ficado presos a vacinas contra a COVID que não eram tão eficazes”, disse Limbach. “As vacinas tornam nosso projeto muito mais acessível ao público para entender por que os cientistas estão interessados nisso”.
No Centro de Câncer da UC, os cientistas estão usando tecnologia semelhante para desenvolver uma vacina para tratar o câncer de pâncreas, uma doença mortal que atinge mais de 66 mil pessoas todos os anos nos Estados Unidos. A tecnologia está a dar uma nova esperança aos pacientes que lutam contra uma doença que é fatal em 95% dos casos.
Mas os mistérios do RNA encerram outras possibilidades incalculáveis, desde a melhoria do rendimento das culturas até à criação de energia renovável mais eficiente. E isso tem implicações significativas para a segurança nacional, disse Limbach.
O relatório estima que melhorar a nossa compreensão das modificações do RNA poderia impulsionar a economia em 4 biliões de dólares por ano.
“O que ainda não temos é a tecnologia que o relatório defende – a capacidade de pegar numa única molécula de ARN e sequenciá-la e todas as modificações de uma extremidade à outra”, disse Limbach.
Isso exigirá um grande investimento inicial, tanto em infra-estruturas como em conhecimentos especializados. O relatório recomenda formas de colmatar a lacuna em termos de ferramentas e tecnologia e de investimento público e privado para acelerar a inovação.
“É preciso ter um fluxo de talentos. As gerações futuras serão as que resolverão esses problemas”, disse ele.
Este campo relativamente novo da ciência também requer um conjunto mais rigoroso de padrões para a preparação de amostras, sequenciação, mapeamento e análise para garantir resultados reprodutíveis e acesso aos dados.
“Se seguirmos o roteiro, acreditamos que isso será viável em 15 anos”, disse Limbach.
