O ultrassom pode 'ver' quando células tumorais ativam e desativam genes
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O ultrassom pode revelar uma válvula cardíaca com vazamento, expor um tendão rompido e dar aos pais um instantâneo precoce do bebê dentro do útero. Agora, os pesquisadores mostraram que o ultrassom também pode avaliar se certos genes estão ativados nos animais - um feito que um dia poderia ajudar os pesquisadores a investigar tudo, desde o crescimento do tumor até a função das células nervosas.
"Isso poderia abrir uma nova maneira de analisar a regulação dos genes", diz o físico biomédico Michael Kolios, da Universidade Ryerson, em Toronto, Canadá, que não estava conectado ao estudo.
As células ativam e desativam os genes continuamente. Para iluminar essa atividade - ou expressão - nas células, os pesquisadores podem modificá-las geneticamente para que, quando ativam genes específicos, também produzam proteínas brilhantes, como a proteína verde fluorescente (GFP). Embora essa abordagem funcione bem para células em placas de cultura, a luz dessas proteínas não viaja muito longe no corpo, dificultando o rastreamento da atividade gênica nos tecidos e órgãos.
O ultrassom, que produz imagens refletindo ondas sonoras de alta frequência nas estruturas do corpo, pode fornecer uma solução, diz o engenheiro químico Mikhail Shapiro, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. A técnica não invasiva, ele acrescenta, é "realmente ótima" para examinar profundamente os tecidos.
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| Uma imagem de ultra-som revela que os genes estão ativos na borda do tumor de um rato |
Mas as células individuais são pequenas demais para distinguir com a maioria das frequências de ultrassom. É por isso que Shapiro e seus colegas se voltaram para bactérias aquáticas que fabricam bolhas de ar microscópicas que refletem as ondas sonoras. Dentro das células, as bolhas aumentam o número de ondas sonoras que retornam ao aparelho de ultrassom, tornando as células hospedeiras detectáveis.
No ano passado, uma equipe que incluía o bioengenheiro Shapiro e Caltech, Arash Farhadi, inseriu 11 genes para produzir as esferas cheias de gás em bactérias intestinais e injetou os micróbios modificados no intestino de ratos. Usando uma pequena sonda de ultrassom, os cientistas conseguiram identificar grupos de bactérias no intestino dos animais.
Fazer a mesma técnica funcionar em células de mamíferos, em vez de bactérias, se mostrou mais complicado. Os genes bacterianos funcionam de maneira diferente da dos animais, e é difícil inserir tantos genes bacterianos nas células dos mamíferos e fazê-los trabalhar em conjunto. Por exemplo, múltiplos genes bacterianos geralmente compartilham um promotor, uma sequência de DNA que funciona como um interruptor, mas cada gene de mamífero tem o seu. Farhadi, Shapiro e colegas descobriram várias soluções alternativas. Eles descobriram que, ao unir vários genes bacterianos com uma proteína de um vírus, eles poderiam convencer as células de mamíferos a ativar os genes usando um promotor. A inserção de nove genes bacterianos pode induzir células renais humanas em um prato para produzir as esferas gasosas. As células contendo as cápsulas apareceram sob ultrassom, enquanto as células controles não, eles relatam hoje na Science .
Para testar se as células são visíveis em um animal, os pesquisadores transferiram os genes para células renais humanas alteradas por vírus, que foram injetadas em ratos. Essas células fizeram com que os tumores brotassem nos roedores. Quando os pesquisadores visualizaram os tumores com GFP, eles apareceram como bolhas verdes. O ultrassom forneceu uma imagem mais precisa, mostrando que apenas as células na borda dos tumores haviam ativado os genes produtores de bolhas. "Você pode ver esse belo padrão de expressão nos animais", diz Farhadi.
"É uma maneira acústica pura de sondar a expressão de genes nas células", diz o oncologista Gregory Czarnota, do Centro de Ciências da Saúde Sunnybrook, em Toronto.
Mas ele e outros cientistas concordam que os pesquisadores precisam resolver alguns problemas para tornar a técnica amplamente útil. Por exemplo, a abordagem de engenharia genética da equipe é complexa, diz o neurocientista Sreekanth Chalasani, do Instituto Salk de Estudos Biológicos, em San Diego, Califórnia. "Eu adoraria usar isso hoje", diz ele. "Se houvesse uma maneira mais fácil de colocar esses genes, eu o faria".
Fonte:https://www.sciencemag.org
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