Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI) do Instituto Nacional de Saúde desenvolveu uma técnica avançada que oferece uma visão excepcionalmente detalhada de como os níveis de RNA mudam nas células ao longo do tempo. A equipe usou o novo método para examinar a dinâmica celular das moléculas de RNA após dois estresses celulares distintos. Esta abordagem, chamada scSLAM-IsoSeq, fornece informações essenciais para pesquisadores que estudam processos celulares fundamentais e doenças humanas causadas pela regulação anormal do RNA, como câncer e distúrbios do desenvolvimento.

A equipe de cientistas, liderada por Bing Ren, PhD, diretor científico do NHGRI Center for Computational and Functional Genomics e investigador do Howard Hughes Medical Institute, publicou suas descobertas hoje (22 de setembro de 2022) na revista Nature.

“A nova técnica torna possível analisar simultaneamente a dinâmica e características do RNA, como regiões reguladoras de genes e modificações de RNA, o que é um avanço emocionante para os pesquisadores”, disse Ren.

As moléculas de RNA são essenciais para a vida; eles desempenham um papel fundamental em muitos processos biológicos, incluindo síntese de proteínas, sinalização celular e regulação genética. Os níveis e a atividade das moléculas de RNA devem ser rigorosamente controlados dentro de uma célula para manter a homeostase celular.

Em 2014, a equipe de Ren inventou um método chamado RNA-seq unicelular (scRNA-seq), uma ferramenta poderosa que oferece informações abrangentes sobre os níveis, funções e características das moléculas de RNA em células individuais. Desde então, o scRNA-seq tornou-se uma tecnologia amplamente utilizada que avançou a compreensão dos pesquisadores sobre as complexidades da biologia celular.

“O RNA-seq de célula única revolucionou o campo ao fornecer um instantâneo de células individuais em um ponto de tempo específico”, disse o coautor Jingjing Li, PhD, pesquisador sênior no laboratório de Ren. “Com a nova abordagem, podemos estudar não apenas uma imagem estática, mas também um filme dinâmico de como o RNA muda em resposta a eventos celulares ou perturbações genéticas, dando-nos insights sem precedentes sobre os intrincados mecanismos reguladores da expressão genética.”

Os pesquisadores criaram a técnica scSLAM-IsoSeq com base em dois métodos já existentes:scSLAM-seq, que mede a taxa de síntese de moléculas de RNA em células individuais; e Iso-seq, que pode capturar várias formas de moléculas de RNA (isoformas). A técnica resultante, scSLAM-IsoSeq, fornece informações altamente detalhadas sobre a dinâmica e características de moléculas de RNA individuais, incluindo a taxa de produção e quebra de RNA, padrões de splicing alternativos e modificações.

Para demonstrar as capacidades do scSLAM-IsoSeq, os pesquisadores do NHGRI analisaram a dinâmica e as características do RNA em duas condições diferentes de estresse celular:choque térmico e tratamento com a droga tapsigargina, ambos conhecidos por induzir uma resposta ao estresse celular. Eles estudaram essas respostas celulares em dois tipos diferentes de células:células-tronco embrionárias de camundongos e células-tronco pluripotentes induzidas por humanos. Esta pesquisa permitiu à equipe revelar novos insights sobre como as moléculas de RNA respondem a um ambiente em mudança. Por exemplo, descobriram que as isoformas de ARN desempenham papéis essenciais na resposta ao stress celular, sugerindo o seu potencial como alvos terapêuticos para doenças decorrentes do stress celular.

“Acreditamos que esta nova técnica será transformadora para a biologia do RNA e abrirá caminho para estudos futuros sobre regulação do RNA, reprogramação celular e mecanismos de doenças”, disse o coautor Jianan Ma, PhD, também pesquisador sênior no laboratório de Ren. .

Os pesquisadores planejam melhorar ainda mais o scSLAM-IsoSeq e torná-lo mais acessível à comunidade científica em geral para estimular novas descobertas na biologia do RNA e em doenças humanas.