Notícia

Novo mapa baseado em CRISPR liga cada gene humano à sua função

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sábado, 11 junho 2022 15:25

Áreas

Bioinformática. Biologia. Genética. Genoma. Microbiologia.

O Projeto Genoma Humano foi uma iniciativa ambiciosa para sequenciar cada parte do DNA humano. O projeto reuniu colaboradores de instituições de pesquisa de todo o mundo, incluindo o Instituto Whitehead de Pesquisa Biomédica do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, e foi finalmente concluído em 2003. Agora, cerca de duas décadas depois, o professor do MIT Dr. Jonathan Weissman e seus colegas foram além da sequência para apresentar o primeiro mapa funcional de genes que são expressos em células humanas. Os dados deste projeto, publicados on-line no último dia 9 de junho na revista científica Cell, ligam cada gene à sua função na célula e são o resultado de anos de colaboração no método de sequenciamento de célula única Perturb-seq.

Os dados estão disponíveis para os cientistas usarem. “É um grande recurso da mesma forma que o genoma humano é um grande recurso, pois você pode entrar e fazer pesquisas baseadas em descobertas”, disse o professor Weissman, que também é membro do Instituto Whitehead e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute. “Em vez de definir com antecedência qual biologia você vai observar, você tem esse mapa das relações genótipo-fenótipo e pode acessar e examinar o banco de dados sem ter que fazer nenhum experimento.”

O recurso permitiu que os pesquisadores se aprofundassem em diversas questões biológicas. Eles o usaram para explorar os efeitos celulares de genes com funções desconhecidas, investigar a resposta das mitocôndrias ao estresse e rastrear genes que causam perda ou ganho de cromossomos, um fenótipo que se mostrou difícil de estudar no passado. “Acho que esse conjunto de dados permitirá todos os tipos de análises que ainda nem pensamos por pessoas que vêm de outras partes da biologia e, de repente, têm [essa ferramenta] disponível para usar”, disse o Dr. Tom Norman, ex-estudante de pós-doutorado do laboratório do professor Weissman e coautor sênior do artigo.

Perturb-seq

O projeto aproveita a abordagem Perturb-seq, que permite acompanhar o impacto de ativar ou desativar genes com profundidade sem precedentes. Este método foi publicado pela primeira vez em 2016 por um grupo de pesquisadores, incluindo o professor Weissman e a colega Dra. Aviv Regev, também professora do MIT, mas só poderia ser usado em pequenos conjuntos de genes e com grandes custos.

O mapa Perturb-seq foi possível graças ao trabalho fundamental de Joseph Replogle, estudante de doutorado no laboratório do professor Jonathan Weissman e primeiro autor do artigo. Joseph Replogle e colaboradores partiram para criar uma nova versão do Perturb-seq que pudesse ser ampliada. Os pesquisadores publicaram um artigo de prova de conceito na revista científica Nature Biotechnology em 2020.

O método Perturb-seq usa a edição do genoma CRISPR-Cas9 para introduzir alterações genéticas nas células e, em seguida, usa o sequenciamento de RNA de célula única para capturar informações sobre os RNAs expressos resultantes de uma determinada alteração genética. Como os RNAs controlam todos os aspectos de como as células se comportam, esse método pode ajudar a decodificar os muitos efeitos celulares das alterações genéticas.

Desde o artigo inicial de prova de conceito, os pesquisadores usaram esse método de sequenciamento em escalas menores. Por exemplo, os pesquisadores usaram o Perturb-seq em 2021 para explorar como os genes humanos e virais interagem ao longo de uma infecção com HCMV, um herpesvírus comum.

No novo estudo, Joseph Replogle e colaboradores, incluindo Reuben Saunders, estudante de pós-graduação no laboratório do professor Weissman e também primeiro autor do artigo, ampliaram o método para todo o genoma. Usando linhas de células cancerosas do sangue humano, bem como células não cancerosas derivadas da retina, eles executaram o Perturb-seq em mais de 2,5 milhões de células e usaram os dados para construir um mapa abrangente ligando genótipos a fenótipos.

Acesse a Plataforma Perturb-seq (em inglês).

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Eva Frederick, Whitehead Institute/MIT. Imagem: dados de mapa de função genética estão disponíveis para cientistas usarem. Fonte: Jen Cook-Chrysos, Whitehead Institute.

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