Conceito de arte de fios de DNA sintético

CReATiNG, um novo método dos pesquisadores da USC Dornsife, está transformando a biologia sintética ao permitir a construção mais fácil e econômica de cromossomos sintéticos a partir de DNA de levedura. Esta inovação tem potencial para grandes avanços na medicina, biotecnologia e exploração espacial. Crédito: SciTechDaily.com

USC A técnica CReATiNG da Dornsife revoluciona a biologia sintética ao facilitar a construção econômica de cromossomos sintéticos, prometendo avanços significativos em vários campos científicos e médicos.

Uma nova técnica inovadora inventada por pesquisadores da Faculdade de Letras, Artes e Ciências da USC Dornsife pode revolucionar o campo da biologia sintética. Conhecido como CReATiNG (Clonagem, Reprogramação e Montagem de Tiled Natural Genomic ADN), o método oferece uma abordagem mais simples e econômica para a construção de cromossomos sintéticos. Poderia avançar significativamente a engenharia genética e permitir uma ampla gama de avanços na medicina, na biotecnologia, na produção de biocombustíveis e até na exploração espacial.

Simplificando a construção do cromossomo

CReATiNG funciona clonando e remontando segmentos naturais de DNA de leveduras, permitindo aos cientistas criar cromossomos sintéticos que podem substituir seus equivalentes nativos nas células. A técnica inovadora permite aos pesquisadores combinar cromossomos entre diferentes cepas de levedura e espéciesalteram as estruturas cromossômicas e excluem vários genes simultaneamente.

O pesquisador principal Ian Ehrenreich, professor de ciências biológicas na USC Dornsife, disse que o método é uma grande melhoria em relação à tecnologia atual. “Com o CReATiNG, podemos reprogramar geneticamente organismos de formas complexas anteriormente consideradas impossíveis, mesmo com novas ferramentas como o CRISPR”, disse ele. “Isto abre um mundo de possibilidades na biologia sintética, melhorando a nossa compreensão fundamental da vida e abrindo caminho para aplicações inovadoras.”

O estudo será publicado hoje (20 de dezembro) na revista Comunicações da Natureza.

Tubos de ensaio de DNA de cromossomos sintéticos

Cromossomos/DNA sintéticos em um tubo de ensaio.

Um salto em frente na engenharia genética

O campo da biologia sintética surgiu como uma forma de os cientistas assumirem o controlo das células vivas, como leveduras e bactérias, para melhor compreenderem como funcionam e para lhes permitir produzir compostos úteis, como novos medicamentos.

“Ao longo da última década, surgiu uma nova forma de biologia sintética chamada genómica sintética, que envolve a síntese de cromossomas inteiros ou genomas inteiros de organismos”, disse Ehrenreich. “O que acontece com a maior parte da pesquisa genômica sintética é que ela envolve a construção de cromossomos ou genomas do zero, usando pedaços de DNA sintetizados quimicamente. Isso é muito trabalho e extremamente caro.”

No entanto, não houve alternativas – até agora. “CReATiNG oferece uma oportunidade de usar pedaços naturais de DNA como peças para montar cromossomos inteiros”, disse Alessandro Coradini, pesquisador de pós-doutorado da Agilent, primeiro autor do estudo.

O método torna a investigação genética avançada mais acessível, reduzindo significativamente os custos e as barreiras técnicas, para que os cientistas possam desbloquear novas soluções para alguns dos desafios mais prementes da ciência e da medicina actualmente.

CReATiNG pode ajudar a medicina, a exploração espacial e muito mais

As descobertas são particularmente significativas pelas suas aplicações potenciais em biotecnologia e medicina. CREATiNG poderia levar a uma produção mais eficiente de produtos farmacêuticos e biocombustíveis, ajudar no desenvolvimento de terapias celulares para doenças como o cancro e abrir caminho para métodos de biorremediação ambiental, como a criação de bactérias que consomem poluentes.

O método pode até se estender para ajudar os humanos a viver por longos períodos no espaço ou em outros ambientes hostis. Os cientistas poderão um dia usar o CReATiNG para desenvolver microrganismos ou plantas que possam prosperar em estações espaciais ou durante viagens espaciais de longa distância, embora os investigadores acautelem que isso exigiria muita investigação futura.

Um dos aspectos mais marcantes do estudo, segundo os pesquisadores, é como a reorganização dos segmentos cromossômicos nas leveduras pode alterar suas taxas de crescimento, com algumas modificações resultando em um crescimento até 68% mais rápido ou mais lento. Esta descoberta destaca o profundo impacto que a estrutura genética pode ter na função biológica e abre novos caminhos de investigação para explorar ainda mais estas relações.

Referência: “Construindo cromossomos sintéticos a partir de DNA natural” por Alessandro LV Coradini, Christopher Ne Ville, Zachary A. Krieger, Joshua Roemer, Cara Hull, Shawn Yang, Daniel T. Lusk e Ian M. Ehrenreich, 20 de dezembro de 2023, Comunicações da Natureza.
DOI: 10.1038/s41467-023-44112-2

Além de Ehrenreich e Coradini, os autores do estudo incluem Christopher Ne Ville, Zachary Krieger, Joshua Roemer, Cara Hull, Shawn Yang e Daniel Lusk, todos da USC Dornsife.

O estudo foi apoiado pela concessão 2124400 da National Science Foundation, Instituto Nacional de Saúde concessão R35GM130381 e uma bolsa de pós-doutorado Agilent.



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