Um bom indicador de desregulação em células vivas é uma mudança em sua expressão de RNA. MicroRNA (miRNA), um tipo especial de RNA, é considerado um biomarcador para células cancerígenas. Uma equipe de cientistas da China descobriu uma maneira de amplificar miRNA em células tumorais vivas para bioimagem. Conforme relatam no jornal Angewandte Chemie , seu ensaio é baseado em um biocircuito autocatalítico celular robusto acionado por DNA sintético e nanopartículas.

Diagnosticar o câncer antes que um tumor se torne visível tem sido um dos objetivos de longa data da medicina. Um dos biomarcadores de carcinogenicidade em uma célula é o seu padrão de expressão de RNA ou, mais precisamente, a mudança na expressão de RNA, que causa degeneração metabólica. Existem muitos tipos de RNA, entre os quais um curto RNA não codificador denominado miRNA promove ou impede a tradução da informação genética codificada pelo núcleo em proteína. De acordo, a detecção de um perfil de expressão de miRNA alterado é considerada uma indicação confiável da degeneração de uma célula.

Contudo, a detecção de um determinado miRNA é difícil porque está presente na célula apenas em pequenas quantidades e deve ser amplificado e conectado a uma entidade de sinalização, como um corante de fluorescência, para visualização. Uma equipe de cientistas da Universidade de Wuhan, China, liderado por Fuan Wang, descobriram um mecanismo de detecção de amplificação adequado para miRNA, que depende de um biocircuito autocatalítico ativado por DNA sintético, levando a um forte sinal de fluorescência que sinaliza as células tumorais.

O RNA geralmente é sintetizado no núcleo da célula e transportado para o citoplasma, onde transmite informações genéticas. Contudo, quando o DNA sintético está presente no citoplasma, O RNA pode se ligar a uma sequência de nucleotídeos correspondente da fita de DNA; um fato que é explorado em, por exemplo, tratamento anti-retroviral para silenciar a expressão de RNA viral. Wang e seus colegas de trabalho fizeram o oposto. Ao combinar fitas de DNA sintético com miRNA, eles acionaram um circuito de amplificação autocatalítico - chamado biocircuito DNAzyme autocatalítico - para formar conjuntos de DNA-miRNA. Esses conjuntos cresceram ainda mais para formar nanofios DNAzyme que carregam os corantes de fluorescência.

Depois de administrar o kit de detecção DNAzyme, os autores observaram fluorescência brilhante em um modelo de camundongo no local onde um tumor estava se desenvolvendo.

Para fazer a DNAzyme entrar nas células tumorais, os autores usaram nanopartículas - pequenos pacotes que podem levar drogas e outras cargas moleculares às células - feitas de dióxido de manganês com uma estrutura semelhante a um favo de mel. De acordo com os autores, esta composição e arquitetura tem a vantagem de que a nanopartícula pode ser prontamente ativada pela glutationa, que é uma substância química encontrada em abundância nas células tumorais. Outra vantagem é que os íons de manganês liberados sustentariam o biocircuito autocatalítico DNAzyme, os autores escrevem.

Os cientistas enfatizam que seu sistema de bioimagem auto-aprimorado pode ser desenvolvido como uma ferramenta poderosa para visualizar células tumorais com biomarcadores. Isso é especialmente promissor, pois muitos miRNAs diferentes podem ser direcionados seletivamente para investigar diferentes tipos de câncer ou outras disfunções celulares.