Novo método CRISPR leva a uma melhor compreensão das funções celulares
Novo método CRISPR torna as análises LOF muito mais eficientes e reprodutíveis
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O Prémio Nobel da Química de 2020 foi atribuído pelo desenvolvimento do CRISPR/Cas9, um método também conhecido como "tesoura de genes", que permite aos investigadores compreender melhor o funcionamento e a saúde das células humanas. Os investigadores da Universidade de Estugarda desenvolveram ainda mais o CRISPR para este fim. Apresentam o seu método CRISPRgenee na revista Cell Reports Methods.
As células desempenham todas as funções essenciais no corpo humano, como a produção de energia, a formação de tecidos e a defesa contra doenças. Os nossos genes desempenham um papel central na regulação das funções celulares. Dependendo dos genes de uma célula que estão ligados ou desligados, são activados diferentes processos celulares. "O meu grupo de investigação está a investigar como é que as células mantêm o controlo sobre os seus genes e, assim, estabelecem e mantêm um estado celular saudável", diz o Dr. Phillip Rathert, líder do grupo no Instituto de Bioquímica da Universidade de Estugarda. "Em particular, estamos a analisar as proteínas que se ligam à cromatina, o empacotamento do nosso ADN no núcleo da célula: Examinamos a forma como estas proteínas interagem entre si para ligar ou desligar os genes no momento certo".
Para investigar isto, Rathert e a sua equipa realizam análises de perda de função genética (LOF) no laboratório: "Desligamos especificamente genes ou proteínas individuais na célula para compreender os efeitos desta perda de função na célula. Isto permite-nos tirar conclusões sobre o papel normalmente desempenhado pelo gene em falta e pela proteína codificada".
Novo método de análise: CRISPRgenee
São necessárias ferramentas biotecnológicas de ponta para efetuar análises LOF. Uma dessas ferramentas é o CRISPR/Cas9, um método que permite aos cientistas modificar os genes de uma forma altamente precisa e direcionada, semelhante à utilização de uma tesoura para cortar o ADN em pontos específicos. Isto levanta questões éticas fundamentais, mas também oferece grandes benefícios para a investigação e a medicina.
Por exemplo, as análises LOF ajudam os investigadores a compreender melhor o funcionamento e a saúde das células humanas. "As nossas descobertas na investigação fundamental beneficiam sobretudo a ciência médica, por exemplo, ajudando-nos a compreender melhor as causas de doenças como o cancro ou a desenvolver novas abordagens para terapias personalizadas", afirma Rathert.
Rathert e a sua equipa desenvolveram um novo método CRISPR que torna as análises LOF muito mais eficientes e reprodutíveis: CRISPRgenee. "O CRISPRgenee combina dois mecanismos: silenciar e cortar um gene alvo simultaneamente na mesma célula". Isto torna o método particularmente eficaz para investigar genes que são difíceis de desligar com métodos convencionais e estudar processos complexos de controlo celular", diz Jannis Stadager, autor principal do estudo e investigador de doutoramento na equipa de Rathert. "Com o CRISPRgenee, não só os genes individuais podem ser desligados de forma mais eficiente e rápida, como também dois genes diferentes podem ser analisados em combinação ao mesmo tempo. Isto permite uma elucidação mais precisa e robusta das relações celulares".
Publicação em Cell Reports Methods
Em estreita colaboração interdisciplinar com a Dra. Franziska Traube do Instituto de Bioquímica, o Dr. Stefan Legewie do Instituto de Genética Biomédica e o Dr. Steven Johnsen do Centro Robert Bosch de Doenças Tumorais, os investigadores utilizaram o CRISPRgenee em vários sistemas biológicos, desde a proliferação celular à transição epitelial-mesenquimal e à diferenciação neuronal em células iPS humanas. Apresentam o seu método CRISPRgenee e relatam os seus resultados na revista Cell Reports Methods.
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Publicação original
Jannis Stadager, Chiara Bernardini, Laura Hartmann, Henrik May, Jessica Wiepcke, Monika Kuban, Zeynab Najafova, Steven A. Johnsen, Stefan Legewie, Franziska R. Traube, Julian Jude, Philipp Rathert; "CRISPR GENome and epigenome engineering improves loss-of-function genetic-screening approaches"; Cell Reports Methods, Volume 5
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