p Uma equipe do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering da Harvard University recebeu uma bolsa especial de US $ 3,5 milhões do National Institutes of Health (NIH) para desenvolver um novo método de microscopia barato e fácil de usar para localizar simultaneamente muitos componentes minúsculos de células. p A concessão, chamado de Prêmio de Pesquisa Transformativa, faz parte de uma iniciativa do NIH para financiar alto risco, pesquisa de alta recompensa, e em 2013 a agência financiou apenas 10 desses projetos em âmbito nacional.

p O método de microscopia baseado em DNA pode levar a novas maneiras de diagnosticar doenças, distinguindo células saudáveis ​​e doentes com base em detalhes moleculares sofisticados. Também pode ajudar os cientistas a descobrir como os componentes da célula realizam seu trabalho dentro da célula.

p "Se você quer estudar fisiologia e doença, você quer ver como as moléculas funcionam, e é importante vê-los em seus ambientes nativos, "disse Peng Yin, Ph.D., um membro do corpo docente do Wyss Institute e professor assistente de Biologia de Sistemas na Harvard Medical School. Yin vai liderar o projeto, e ele vai colaborar com Samie Jaffrey, M.D., Ph.D., Professor de Farmacologia no Weill Cornell Medical College, e Ralf Jungmann, Ph.D., um pós-doutorado no laboratório do Yin's Wyss Institute, entre outros.

p Os biólogos usaram microscópios para revelar como pequenas estruturas dentro das células as sustentam e ajudam a se mover, reproduzir, ativar genes, e muito mais. Mas embora os fabricantes de microscópio tenham aperfeiçoado a tecnologia por séculos para obter imagens cada vez mais claras, eles foram limitados pelas leis da física. Quando dois objetos estão mais próximos do que cerca de 0,2 micrômetros, ou cerca de um quinhentésimo da largura de um cabelo humano, os cientistas não conseguem mais distingui-los usando microscópios de luz tradicionais. Como resultado, o visualizador vê uma mancha borrada onde, na realidade, existem dois objetos. Isso ocorre devido à forma como os raios de luz se curvam em torno dos objetos, e é conhecido como limite de difração.

p Moléculas como enzimas, receptores, O RNA e o DNA que fazem a maior parte do trabalho da célula são normalmente muito menores do que 0,2 micrômetros, e para visualizá-los, microscopistas têm lutado para superar o limite de difração. Eles desenvolveram vários métodos inteligentes para fazer isso, mas alguns deles requerem microscópios especiais que tendem a ser muito caros, e outros requerem procedimentos complicados. O que mais, os métodos de hoje só podem revelar um punhado de espécies de moléculas distintas de cada vez, e as imagens permanecem mais desfocadas do que muitos cientistas gostariam.

p A equipe liderada pelo Wyss Institute planeja superar esses desafios combinando métodos de imagem de molécula única com ferramentas moleculares da nanotecnologia de DNA. Usando um método de imagem chamado DNA-PAINT, eles criaram os chamados "filamentos de imagem" marcando pequenos pedaços de DNA com um corante fluorescente. Cada uma dessas fitas do imager se liga transitoriamente a uma fita de DNA correspondente que está ligada a uma molécula alvo, o que faz com que o alvo pareça piscar. Tão piscando, quando bem feito, permite que os cientistas superem o limite de difração e obtenham imagens mais nítidas dos alvos do que seria possível.

p "O poderoso sobre o uso de DNA está em sua incrível capacidade de programação, "Disse Yin." Pretendemos usar essa capacidade para fazer as moléculas das células piscarem de forma programável e autônoma. Isso nos permitirá ver coisas que antes eram invisíveis. "

p A equipe de Yin é especializada no uso de DNA para fazer nanoestruturas sintéticas programáveis. Duas semanas atrás, a National Science Foundation concedeu à equipe e aos seus colegas o prestigioso prêmio Expedition in Computing para projetar sistemas de DNA sintético com comportamento e funções moleculares programáveis. O Prêmio de Pesquisa Transformativa do NIH permitirá que eles usem o DNA para programar a luz que pisca para produzir imagens moleculares e celulares ultrassociosas para a pesquisa biomédica.

p "Até que possamos visualizar muitos componentes moleculares das células de forma clara e simultânea, só podemos fazer suposições fundamentadas sobre como eles se unem para realizar suas funções biológicas complexas, "disse o Diretor Fundador do Wyss Institute, Don Ingber, M.D., Ph.D. "Estou confiante de que a nova abordagem barata de Peng para microscopia de super-resolução transformará o panorama da pesquisa biomédica, e levar a novos diagnósticos que identificam a doença mais cedo e com maior precisão. "