Os cientistas converteram um monte de micróbios no que eles denominaram o "menor gravador do mundo": mexendo com os genes de uma cepa comum de laboratórioEscherichia coli bactérias, os pesquisadores dizem que foram capazes de persuadir as bactérias a não apenas registrar suas interações com o meio ambiente, mas também marcar o tempo dessas ocorrências.
Esses minúsculos "gravadores" - que foram detalhados em um novo estudo publicado em 23 de novembro na revista Science - podem ajudar a sustentar uma nova classe de tecnologias que usam células bacterianas para diagnosticar doenças ou monitorar mudanças no ambiente, tudo sem perturbar o ambiente. .
"Essas bactérias, engolidas por um paciente, podem ser capazes de registrar as alterações que experimentam por todo o trato digestivo, produzindo uma visão sem precedentes dos fenômenos anteriormente inacessíveis", disse o autor sênior do estudo, Harris Wang, professor assistente do departamento de biologia de sistemas da Columbia University Medical Center, disse em um comunicado.
A tecnologia por trás dos gravadores é a popular ferramenta de edição de genes, CRISPR. A ferramenta, que permite aos cientistas essencialmente extrair seqüências de DNA e substituí-lo por material genético específico, foi originalmente descoberta em bactérias. O CRISPR faz parte do sistema imunológico de certas bactérias - pode copiar trechos de DNA de vírus invasores para que as gerações futuras de bactérias possam reconhecer e rejeitar ataques subseqüentes.
"O sistema é um dispositivo de memória biológica natural", disse Wang. "Do ponto de vista da engenharia, isso é realmente muito bom, porque já é um sistema aperfeiçoado pela evolução para ser realmente ótimo no armazenamento de informações".
O gravador microscópico da equipe consiste em um par de estruturas portadoras de genes conhecidas como plasmídeos. O primeiro, um plasmídeo "cronometrado", marca o tempo ao expressar certas moléculas de DNA, chamadas nucleotídeos, na região CRISPR do DNA da bactéria. O outro plasmídeo é modificado para criar mais cópias de si mesmo, mas apenas em resposta a um sinal externo. O resultado é uma colcha de retalhos de sequências de segundo plano que registram sequências de tempo e sinal que são inseridas em resposta a mudanças no ambiente da célula.
Se isso parecer complicado, pense assim: O plasmídeo de tempo imprime um "A" em intervalos de tempo espaçados. Se não houver "sinal externo", os cientistas verão apenas essa sequência de A's. Mas se o segundo plasmídeo for ativado por um sinal externo, ele inserirá seu carimbo na sequência de A's. Com base em onde nessa seqüência aparece o segundo carimbo dos plasmídeos, os cientistas podem deduzir quando o sinal externo ocorreu. Como as faixas de dados em uma fita magnética, os cientistas podem analisá-lo ainda mais com a ajuda de ferramentas computacionais.
No novo estudo, os pesquisadores mostraram que o sistema pode gravar pelo menos três sinais simultâneos por vários dias. O próximo passo é restringir os alvos.
"Agora, estamos planejando analisar vários marcadores que podem ser alterados sob alterações nos estados naturais ou da doença, no sistema gastrointestinal ou em outro local", disse Wang.
