Uso de aptâmeros como Biosensores

Biosensores protéicos fluorescentes são usados para rastrear expressão gênica, localização protéica e mudanças conformacionais. O desafio é que esse tipo de biosensor é difícil de desenhar e nem sempre é capaz de contemplar uma diversidade maior de moléculas a serem testadas.

Pesquisadores da Universidade de Cornell nos EUA descobriram uma estratégia interessante para construir biosensores de RNA, também denominados aptâmeros. Liderados pelo professor de farmacologia Samie Jaffrey, os pesquisadores descreveram um tipo de sequência de RNA que se liga e ativa a fluorescência de moléculas pequenas alvo-específicas marcadas com fluorescência verde. Esse aptâmero foi denominado “Espinafre” e mostrou ser eficiente para identificação de transcritos e metabólitos. Em estudo publicado em março pela revista Science, os pesquisadores utilizaram o “Espinafre” para ligação a metabólitos específicos como adenosina, guanina e S-adenosilmetionina.

A estratégia, segundo os pesquisadores, oferece duas vantagens principais sobre os biosensores de proteínas: Ao contrário das proteínas, aptâmeros podem ser facilmente gerados para praticamente qualquer molécula em poucas semanas; a outra vantagem é a força do sinal obtida. No estudo atual, os autores detectaram in vitro mudanças de sinal que chegavam a 32 vezes mais altas do que os métodos tradicionais; in vivo, eles detectaram mudanças de até 20 vezes.

Com esta abordagem, o grupo do Dr. Jaffrey planeja estudar perfis metabólicos associados com doenças neurodegenerativas e câncer, identificando compostos capazes de normalizar perfis que estejam alterados. Segundo o pesquisador, usando essa tecnologia será potencialmente possível acompanhar como metabólitos diferentes sofrem alterações numa mesma célula simultaneamente.

Referências:

1. Paige, J. S., K. Y. Wu, and S. R. Jaffrey. 2011. RNA mimics of green fluorescent protein. Science 333:642-646.

2. J.S. Paige et al. 2012. Fluorescence imaging of cellular metabolites with RNA. Science 335:1194. 

Camundongos transparentes

Usando reagentes comuns de laboratório, um pesquisador japonês recentemente encontrou um método para fabricar tecidos transparentes.

Alguns anos atrás, um colega chegou até o pesquisador japonês Atushi Miyawaki com uma observação simples. Enquanto estava fazendo um experimento de western blot com géis, ele notou que a propriedades de dispersão da luz dos géis desapareciam quando eram submergidos numa solução contendo uréia. Então, Miyawaki se perguntou se a solução de uréia poderia também reduzir a dispersão de luz de tecidos, o que permitiria aos pesquisadores ter uma visão mais profunda de um organismo para observar sua fisiologia de uma forma mais ampla.

A partir dessa hipótese, Miyawaki e seus colaboradores do Cell Function Dynamics Laboratory, RIKEN Brain Science Institute no Japão desenvolveram um reagente clarificante capaz de tornar tecidos transparentes sem afetar as técnicas fluorescentes de marcação. Os pesquisadores descobriram que uma mistura de uréia, glicerol e tensioativo tornava membranas sintéticas transparentes. Quando eles aplicaram a mistura em fetos de camundongos, observaram que a solução removia todo o pigmento dos tecidos, fazendo com que se tornassem transparentes.

Diz Miyawaki: “Métodos convencionais são laboriosos e difíceis para produzir reconstruções tridimensionais de tecido cerebral. Por outro lado, durante a obtenção de seções óticas, a penetração dos tecidos é um desafio, pois a realização de imagens mais profundas é limitada pela dispersão da luz. Foi quando surgiu a idéia de se usar a solução de uréia para diminuir as propriedades de dispersão da luz. Uréia é um reagente de laboratório muito comum e barato usado para desnaturar proteínas. Em animais, a uréia é um metabólito de compostos nitrogenados, eliminado pela urina.”

A descoberta do cientista japonês interessa particularmente os neurobiologistas, porque o reagente promete revelar a estrutura do sistema nervoso sem as limitações das técnicas de análise de seções de tecidos convencionais. Miyawaki e seus colaboradores passaram anos desenvolvendo a fórmula que levaria a uma clarificação total dos tecidos, preservando as funções da proteínas fluorescentes. Em artigo científico publicado na Nature Neurobioscence, em Setembro de 2011, usando o reagente clarificante denominado Scale, o grupo do cientista japonês produziu imagens de neurônios marcados com fluorescência em tecido cerebral fixado de camundongos a uma profundidade de 4mm.

Pela facilidade de obtenção e custo baixo do reagente, alguns laboratórios ao redor do mundo já estão testando as propriedades da solução clarificante. A Scale não é patenteada e como os reagentes da solução estão apresentados no artigo, qualquer pesquisador pode modificar a fórmula, caso haja necessidade de aplicação em outros tipos de amostras. Uma vez que a fórmula está disponível para todos, Miyawaki espera dar aos pesquisadores flexibilidade para desenvolver novas aplicações para a solução.

Referência:

Hama H, Kurokawa H, Kawano H, Ando R, Shimogori T, Noda H, Fukami K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A. 2011. Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain. Nat Neurosci. 14:1481-8.