Pesquisadores criam bactérias que podem detectar DNA tumoral

Pesquisadores criam bactérias que podem detectar DNA tumoral

Carimbo de data / hora: 12 de agosto de 2023, 6h
Nó Fonte: 2820250
12 de agosto de 2023 (Notícias do Nanowerk) Avançando para um novo capítulo de sensores biológicos tecnologicamente avançados, cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego e seus colegas na Austrália desenvolveram bactérias que podem detectar a presença de DNA tumoral em um organismo vivo. A sua inovação, que detectou cancro no cólon de ratos, poderá abrir caminho para novos biossensores capazes de identificar várias infecções, cancros e outras doenças. O avanço é descrito na revista Ciência (“Bactérias projetadas detectam DNA tumoral”). Anteriormente, as bactérias foram projetadas para realizar várias funções diagnósticas e terapêuticas, mas não tinham a capacidade de identificar sequências específicas de DNA e mutações fora das células. O novo “Ensaio Celular para Transferência Horizontal de Genes Direcionados por CRISPR” ou “CATCH” foi projetado para fazer exatamente isso. “Quando iniciamos este projeto há quatro anos, nem tínhamos certeza se o uso de bactérias como sensor de DNA de mamíferos era possível”, disse o líder da equipe científica Jeff Hasty, professor da Escola de Ciências Biológicas da UC San Diego e Escola de Engenharia Jacobs. “A detecção de cânceres gastrointestinais e lesões pré-cancerosas é uma oportunidade clínica atraente para aplicar esta invenção.” Sabe-se que os tumores dispersam ou liberam seu DNA nos ambientes que os rodeiam. Muitas tecnologias podem analisar DNA purificado em laboratório, mas não conseguem detectar DNA onde ele é liberado. No âmbito da estratégia CATCH, os investigadores desenvolveram bactérias utilizando a tecnologia CRISPR para testar sequências de ADN flutuantes a nível genómico e comparar essas amostras com sequências de cancro pré-determinadas.

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A tecnologia CATCH projeta células para detectar e discriminar DNA livre de células. Isto pode ser valioso em aplicações clínicas (câncer e infecção) e comerciais (ecologia, industriais – onde e quando, a detecção de DNA é valiosa. “Muitas bactérias podem absorver DNA do seu ambiente, uma habilidade conhecida como competência natural”, disse Rob Cooper, co-autor do estudo e cientista do Instituto de Biologia Sintética da UC San Diego. Hasty, Cooper e o médico australiano Dan Worthley colaboraram na ideia de competência natural em relação às bactérias e ao câncer colorretal, a terceira principal causa de morte relacionada ao câncer nos Estados Unidos. Eles começaram a formular a possibilidade de desenvolver bactérias, que já prevalecem no cólon, como novos biossensores que poderiam ser implantados dentro do intestino para detectar DNA liberado de tumores colorretais. Eles se concentraram em Acinetobacter baylyi, uma bactéria na qual Cooper identificou os elementos necessários para captar o DNA e usar o CRISPR para analisá-lo. “Sabendo que o DNA livre de células pode ser mobilizado como um sinal ou uma entrada, decidimos projetar bactérias que responderiam ao DNA do tumor no momento e local da detecção da doença”, disse Worthley, gastroenterologista e pesquisador de câncer do Clínica de colonoscopia em Brisbane, Austrália. Trabalhando com as colegas australianas Susan Woods e Josephine Wright, os pesquisadores projetaram, construíram e testaram Acinetobacter baylyi como um sensor para identificar DNA de KRAS, um gene que sofre mutação em muitos tipos de câncer. Eles programaram a bactéria com um sistema CRISPR projetado para discriminar cópias mutantes de cópias normais (não mutadas) do KRAS. Isto significa que apenas as bactérias que tivessem assumido formas mutantes de KRAS, como as encontradas em pólipos pré-cancerosos e cancros, por exemplo, sobreviveriam para sinalizar ou responder à doença. A bactéria Acinetobacter baylyi envolve aglomerados de células cancerígenas colorretais Como visto em um prato, a bactéria Acinetobacter baylyi (verde) envolve aglomerados de células cancerígenas colorretais. (Imagem: Josephine Wright) A nova pesquisa é baseada em ideias anteriores relacionadas à transferência horizontal de genes, uma técnica usada pelos organismos para mover material genético entre si de uma maneira distinta da herança genética tradicional de pais para filhos. Embora a transferência horizontal de genes seja amplamente conhecida de bactéria para bactéria, os pesquisadores alcançaram o objetivo de aplicar esse conceito de tumores de mamíferos e células humanas em bactérias. “Foi incrível quando vi no microscópio as bactérias que haviam absorvido o DNA do tumor. Os ratos com tumores desenvolveram colônias bacterianas verdes que adquiriram a capacidade de crescer em placas de antibióticos”, disse Wright. Os investigadores estão agora a adaptar a sua estratégia de biossensores bacterianos com novos circuitos e diferentes tipos de bactérias para detectar e tratar cancros e infecções humanas. “Há muito potencial para desenvolver bactérias para prevenir o cancro colorrectal, um tumor que está imerso numa corrente de bactérias, que poderia ajudar, ou dificultar, a sua progressão”, disse Woods. O professor associado Siddhartha Mukherjee, da Universidade de Columbia, que não esteve envolvido no estudo, indicou que, no futuro, “as doenças serão tratadas e prevenidas por células, não por comprimidos. Uma bactéria viva que pode detectar DNA no intestino é uma tremenda oportunidade de atuar como sentinela para procurar e destruir cânceres gastrointestinais e muitos outros”. Embora a nova invenção exija mais desenvolvimento e refinamento a equipe de biologia sintética da UC San Diego continua a otimizar a estratégia de biossensores avançados disse Hasty que mantém afiliações com o Departamento de Biologia Molecular da UC San Diego Shu Chien-Gene Lay Departamento de Bioengenharia e Instituto de Biologia Sintética. “Há um futuro onde ninguém precisará morrer de câncer colorretal”, acredita Worthley. “Esperamos que este trabalho seja útil para bioengenheiros, cientistas e, no futuro, médicos, na prossecução deste objetivo.”

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