p Os pesquisadores da ETH desenvolveram um método que permite que grandes quantidades de informações genéticas sejam compactadas e, em seguida, descompactadas novamente nas células. Isso pode ajudar no desenvolvimento de novas terapias. p O que você faz se tiver um documento grande ou uma imagem de alta resolução muito grande para enviar por e-mail? Basta compactá-lo para um tamanho mais gerenciável usando um software adequado. "Em vez de enviar a informação 'branco-branco-branco-branco-branco -...' para cada pixel em uma linha branca, apenas a mensagem 'branco 1, 000 vezes 'é transmitido, "explica Kobi Benenson, Chefe do Grupo de Biologia Sintética do Departamento de Ciência e Engenharia de Biossistemas da ETH em Basel. Uma vez recebido, a informação pode então retornar ao seu tamanho original, ou seja, descompactado.

p Capacidade de transporte limitada

p Este método para arquivos digitais inspirou Benenson e seu colega Nicolas Lapique a desenvolver uma solução inovadora para sistemas biológicos. Eles desenvolveram um método que poderia ser usado para compactar o DNA do material genético:ele é comprimido para ser transportado para as células e então reunido em informações genéticas funcionais uma vez dentro da célula.

p Este tipo de solução pode ser útil para biólogos, particularmente para biologia sintética ou biotecnologia, já que os cientistas estão limitados ao tentar implantar grandes quantidades de informações nas células na forma de DNA. O problema é que os veículos de transporte usados ​​atualmente para esse fim só podem ser carregados com uma quantidade limitada de DNA.

p Removendo repetições no DNA

p O princípio básico por trás dessa compressão inovadora de DNA é o mesmo que o princípio por trás de compactar um arquivo digital:"Elementos que surgem com frequência na sequência de DNA a ser implantada são transmitidos apenas uma vez, "explica Benenson.

p Por exemplo, isso poderia se aplicar a promotores - seções do DNA que regulam se e como o gene associado é lido. Se o DNA a ser transportado para a célula contém quatro genes diferentes, todos com o mesmo promotor, ele só será incluído uma vez.

p Bem embalado e remontado no destino

p Remover redundâncias não é tudo, Contudo. Os pesquisadores da ETH montam o DNA a ser transportado para a célula de acordo com regras específicas. Benenson fala sobre "codificação compactada".

p Os quatro genes em nosso exemplo recebem primeiro um promotor comum. Os pesquisadores amarram as quatro sequências de genes codificadores de forma compacta na fita dupla de DNA. Eles equipam tudo com sequências de parada individuais e - mais importante - diferentes locais de ligação para uma recombinase, uma enzima que pode abrir, girar, e remontar as fitas de DNA.

p "A recombinase assume o papel de software de descompressão, "explica Benenson. Isso garante que os componentes do DNA compactado sejam montados em ordem de funcionamento dentro da célula. Para os quatro exemplos de genes, isso significa que cada um receberá seu próprio promotor, uma vez remontado.

p Programas genéticos detectam células tumorais

p Benenson e Lapique foram capazes de demonstrar que este novo método permite que grandes "programas genéticos" sejam implantados em células de mamíferos. "Eles são feitos pelo homem e realizam tarefas específicas dentro das células, "explica Benenson. Em outras palavras, eles compreendem todo um arsenal de componentes biológicos, como proteínas e RNA, que atuam dentro da célula de forma coordenada para atingir um objetivo definido pelos cientistas. Em biotecnologia, este método permitiria a criação de certas substâncias complexas, como princípios ativos para medicamentos.

p O grupo de Benenson, Contudo, está trabalhando em programas genéticos que, com sorte, dominarão tarefas muito mais complicadas no futuro. Uma dessas tarefas é a segmentação do câncer, o que significa que o programa pode detectar substâncias específicas, os marcadores, em uma célula. Dependendo da concentração, ele decide se a célula é saudável ou se é uma célula tumoral - que o programa seria então capaz de eliminar de forma independente. Seria uma espécie de solução tudo-em-um para o combate a tumores que cobriria o exame, diagnóstico e até tratamento. Esta abordagem mostrou funcionar em culturas de células e o pesquisador gostaria de testá-la também em um modelo animal.

p Diagnósticos mais precisos graças aos novos métodos

p Com os veículos de entrega de DNA disponíveis atualmente, a precisão de decidir se uma célula é saudável ou cancerosa ainda não é alta o suficiente, já que não é possível aplicar marcadores diferentes o suficiente de uma vez, devido à quantidade limitada de DNA que pode ser transmitida.

p "Uma combinação de quatro a seis marcadores seria ideal, "explica Benenson. Para detectar tudo isso, Contudo, o número correspondente de sensores é necessário para reconhecer as substâncias marcadoras. Mais sensores - isso envolve proteínas, RNA, e componentes de DNA - também significariam mais DNA que deve ser implantado na célula como o projeto dos sensores. Eles agora esperam que um programa possa usar este novo método de compressão e descompressão de DNA para implementar sensores adicionais e, assim, aumentar a taxa de precisão.

p Pegando emprestado da tecnologia da informação

p Não é por acaso que os programas genéticos desenvolvidos por Benenson e Lapique são estruturados logicamente e funcionam de forma semelhante aos programas de computador. "Nossa pesquisa é frequentemente inspirada pela ciência da computação e tecnologia da informação, "explica Benenson. Ele claramente gosta de pensar fora da caixa. Quando se trata dos novos métodos de transporte de DNA, é seguro dizer:é uma sorte que os anexos de e-mail tenham restrições de tamanho.

p O estudo é publicado em Nature Nanotechnology .