Uma colaboração da Universidade de Illinois e Mayo demonstrou uma nova técnica de análise de expressão gênica que pode medir com precisão os níveis de RNA de forma rápida e direta de uma amostra de tecido canceroso, preservando a informação espacial através do tecido - algo que os métodos convencionais não podem fazer. A técnica de expressão gênica da equipe é descrita em um artigo publicado na edição online da Nature Communications .

De acordo com o professor de bioengenharia de Illinois, Rashid Bashir, os métodos de expressão de genes existentes têm limitações. "Eles são pesados ​​e lentos, levando horas ou mesmo muitos dias para fazer a análise em apenas uma amostra de tecido, "disse Bashir, co-líder da equipe de pesquisa, que é um ilustre professor de bioengenharia Grainger e reitor associado executivo da Carle Illinois College of Medicine. "Nossa técnica faz toda a análise em toda a fatia de tecido em duas horas ou menos."

Os métodos existentes podem medir proteínas, que são produzidos depois que as informações ou instruções genéticas fluíram do DNA e do RNA. Esses métodos de medição de proteínas são complicados e requerem anticorpos que não existem para certas proteínas.

"Nosso método pode detectar a expressão de RNA mensageiro, que pode fornecer uma visão adicional do que apenas a concentração final de proteína, "disse Bashir.

A ferramenta de expressão gênica espacial pixelizada pode analisar uma amostra de tecido inteira e identificar células cancerosas em um processo que leva menos de duas horas.

A ferramenta de expressão gênica espacial pixelizada pode analisar uma amostra de tecido inteira e identificar células cancerosas em um processo que leva menos de duas horas.

A equipe de pesquisa co-lidera o Dr. Farhad Kosari, professor assistente de bioquímica e biologia molecular na Mayo Clinic, imagina que sua nova técnica poderia algum dia ser usada em laboratórios de pesquisa, bem como na clínica. "Se você estivesse estudando microambientes tumorais, você gostaria de saber quais genes são expressos em um local específico do tumor, "disse Kosari." Esta capacidade de olhar para a expressão localizada de genes é feita atualmente com hibridização fluorescente in situ (FISH), mas nossa técnica é muito mais rápida e quantitativa. "

Além disso, o RNA mensageiro (mRNA) eliciará informações genéticas mais precisas. "Ao analisar modelos animais e xenoenxertos, pode haver reatividade cruzada do anticorpo alvo com o antígeno hospedeiro levando a falsos sinais positivos e erro na análise, "disse o estudante de doutorado de Illinois Bioengenharia Anurup Ganguli, o primeiro autor do estudo.

A equipe criou um chip de silício do tamanho de uma unha que contém uma matriz de mais de 5, 000 poços em forma de pirâmide com bordas afiadas. Quando uma amostra de tecido canceroso de um centímetro é colocada no chip, ela é automaticamente cortada em centenas ou milhares de pequenos pedaços que são analisados ​​em paralelo usando uma tecnologia existente conhecida como amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP).

De acordo com Ganguli, uma vez que o tecido é cortado e colocado nos poços subjacentes do microchip, milhares de reações LAMP de volume de picolitros independentes são realizadas em cada poço diretamente do tecido, sem a necessidade de qualquer purificação do analito.

"A microdissecção de captura a laser (LCM) seguida de purificação e amplificação a jusante foi usada no passado para observar regiões específicas de amostras de tecido coradas e analisar a heterogeneidade dentro da amostra, "Kosari disse." Nossa técnica é semelhante a executar mais de 5, 000 etapas LCM com a amplificação downstream em uma única etapa em um microchip. "

Ganguli demonstrou a nova técnica usando xenoenxertos de tecido de próstata humano congelados cultivados em camundongos. Em menos de duas horas, ele foi capaz de amplificar e analisar o mRNA de TOP2A, uma enzima nuclear e conhecido marcador da agressividade do câncer de próstata.

"Nossa abordagem pixeliza toda a amostra de tecido e pode identificar as poucas células que podem ser cancerosas, "disse Bashir." Não existe nenhuma técnica que leve o tecido bruto à amplificação do ácido nucléico e, ao mesmo tempo, mantenha a informação espacial preservada.

A nova técnica também pode ser útil algum dia para ajudar médicos e patologistas a determinar as margens do tumor, o que poderia melhorar o resultado de cirurgias de câncer.

A equipe continua trabalhando na técnica de expressão gênica e pretende usá-la para mapear mutações genéticas para câncer de pulmão e de mama, além do câncer de próstata. Eles também estão trabalhando para reduzir o tamanho dos poços no chip abaixo dos atuais 100 x 100 mícrons. Essa modificação resultará na capacidade de examinar células individuais em resolução mais alta.