Na renderização de DNA à esquerda, duas das três fitas de DNA são "normais"; Contudo, a terceira fita possui uma região que pode causar câncer. A pesquisa do professor Armani está focada em detectar essas regiões e entender quais eventos desencadeiam a mudança no DNA. A técnica que ela está usando depende de um dispositivo nanolaser muito sensível que é mostrado na imagem do microscópio eletrônico à direita. O laser mostrado nesta imagem é menor do que a largura de um fio de cabelo humano. Crédito:Escola de Engenharia USC Viterbi.
Imagine o dia em que uma máquina pode tirar seu sangue, rastreá-lo para mutações genéticas e variações químicas que podem causar câncer, e pegue uma droga feita sob medida para o seu DNA.
Essa droga hipotética teria como alvo - e consertaria - as irregularidades pontuais que se acumularam ao longo do tempo e que podem levar à formação de tumores - e câncer.
O National Institutes of Health contratou a professora Andrea Armani da Viterbi para desenvolver um instrumento-chave que leva os pesquisadores um passo mais perto de realizar essa visão.
"Entrega personalizada de medicamentos contra o câncer? Dependendo da abordagem, pode demorar 10 a 15 anos, "diz Armani, professor assistente do Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais da Família Mork.
Armani recebeu o prêmio New Innovator 2010 do NIH, que reconhece um grupo seleto de pesquisadores com "criatividade excepcional" e abordagens ousadas que "têm o potencial de produzir um grande impacto em larga escala, problemas importantes na pesquisa biomédica e comportamental. "
O prêmio equivale a uma bolsa de pesquisa de US $ 2,3 milhões ao longo de cinco anos para investigar a epigenética. Este campo estuda mudanças no DNA associadas ao câncer.
A análise dessas mudanças no DNA tem se mostrado promissora na detecção precoce e no tratamento do câncer de ovário e de outros tipos, diz Armani.
Mas os métodos de pesquisa atuais só são capazes de capturar instantâneos dessas mudanças no DNA, em vez de monitorar o processo continuamente. Portanto, eles perdem informações que podem ser vitais para a compreensão dos processos que têm sido associados ao câncer e outras doenças, como Huntington e diabetes.
A sensibilidade ou resolução de muitas dessas técnicas também é muito pobre. "É como tentar assistir a um programa de TV através da estática, "diz Armani.
Seu método levará o campo direto para a alta definição.
Armani propõe desenvolver um nanolaser ultrassensível que permitiria a ela detectar mudanças no DNA enquanto acontecem em tempo real. Este dispositivo também permitirá que ela estude uma única fita de DNA isolada, em vez de grupos de centenas a milhares de fios, como os pesquisadores devem fazer com a tecnologia atual.
À medida que o DNA se liga à superfície do nanolaser, a "cor" ou o comprimento de onda do laser emitido pelo laser mudará. Conforme o DNA muda, a cor mudará novamente. A resolução aprimorada é resultado da precisão com que a cor pode ser monitorada.
A primeira parte do projeto se concentra na construção do instrumento nanolaser, enquanto a segunda metade financia os experimentos de DNA.
O objetivo? O que Armani chama de "desfazer" esses gatilhos que podem causar câncer.
Ela se concentrará primeiro em usar o nanolaser para realizar experimentos de prova de conceito iniciais usando gatilhos conhecidos, tais altas concentrações de solventes comuns e agentes de limpeza.
Parte desse processo envolve a obtenção de uma única fita de DNA, expô-lo a um produto químico forte e ver se uma mudança específica foi iniciada. Em última análise, ela gostaria de ser capaz de alertar as pessoas sobre quais gatilhos devem ser evitados.
