Na luta contra as doenças, muitas armas do arsenal medicinal foram roubadas das próprias bactérias. Usando a tecnologia de edição de genes CRISPR-Cas9, pesquisadores descobriram agora ainda mais tesouros potenciais escondidos em genes silenciosos.

Um novo estudo de pesquisadores da Universidade de Illinois e colegas da Agência para a Ciência, Tecnologia e Pesquisa em Cingapura usaram a tecnologia CRISPR para ativar o não expresso, ou "silencioso, "agrupamentos de genes em Streptomyces, uma classe comum de bactérias que produzem naturalmente muitos compostos que já foram usados ​​como antibióticos, agentes anticâncer e outras drogas. O estudo, liderado pelo professor de engenharia química e biomolecular Huimin Zhao, foi publicado no jornal Nature Chemical Biology .

"No passado, pesquisadores acabaram de examinar os produtos naturais que as bactérias fizeram no laboratório em busca de novas drogas, "Zhao disse." Mas uma vez que genomas bacterianos inteiros foram sequenciados, percebemos que descobrimos apenas uma pequena fração dos produtos naturais codificados no genoma.

"A grande maioria dos aglomerados de genes biossintéticos não são expressos em condições de laboratório, ou são expressos em níveis muito baixos. É por isso que os chamamos de silenciosos. Existem muitos novos medicamentos e novos conhecimentos à espera de serem descobertos a partir desses agrupamentos de genes silenciosos. Eles são verdadeiros tesouros escondidos. "

Para minerar um tesouro genômico não descoberto, os pesquisadores primeiro usaram ferramentas computacionais para identificar clusters de genes biossintéticos silenciosos - pequenos grupos de genes envolvidos na fabricação de produtos químicos. Em seguida, eles usaram a tecnologia CRISPR para inserir uma sequência de promotor forte antes de cada gene que eles queriam ativar, levando a célula a fazer os produtos naturais para os quais os clusters de genes codificaram.

"Esta é uma direção menos explorada com a tecnologia CRISPR. A maioria das pesquisas relacionadas ao CRISPR concentra-se em aplicações biomédicas, como tratar doenças genéticas, mas estamos usando para descoberta de drogas, "Zhao disse. Seu laboratório foi o primeiro a adaptar o sistema CRISPR para Streptomyces." No passado, era muito difícil ligar ou desligar um gene específico em espécies de Streptomyces. Com CRISPR, agora podemos atingir quase qualquer gene com alta eficiência. "

A equipe conseguiu ativar uma série de agrupamentos de genes biossintéticos silenciosos. Para procurar candidatos a drogas, cada produto precisa ser isolado e estudado para determinar o que ele faz. Como demonstração, os pesquisadores isolaram e determinaram a estrutura de um dos novos compostos produzidos a partir de um cluster de genes biossintéticos silenciosos, e descobriram que ele tem uma estrutura fundamentalmente diferente de outras drogas derivadas do Streptomyces - um diamante em bruto em potencial.

Zhao disse que esses novos compostos podem levar a novas classes de medicamentos que evitam a resistência aos antibióticos ou lutam contra o câncer de um ângulo diferente.

“A resistência antimicrobiana é um desafio global. Queremos encontrar novos modos de ação, novas propriedades, para que possamos descobrir novas maneiras de atacar o câncer ou patógenos. Queremos identificar novos andaimes químicos levando a novos medicamentos, em vez de modificar os tipos existentes de drogas, " ele disse.