Eletrogenética: Genes podem ser ligados e desligados eletricamente

Ilustração do funcionamento do sistema de controle da expressão gênica usando eletricidade.
[Imagem: Imperial College London]

Eletrogenética

Pesquisadores criaram uma nova técnica para ativar e desativar genes, uma técnica aprimorada que usa apenas sinais elétricos.

Isso permite que a expressão gênica seja alterada com precisão, apenas fornecendo ou removendo elétrons do tecido.

A expectativa é que essa nova técnica possa ajudar a controlar implantes biomédicos no corpo e até reações químicas em grandes biorreatores, que produzem medicamentos e outros compostos úteis - os estímulos atualmente usados para iniciar essas reações são muitas vezes incapazes de penetrar nos materiais ou apresentam risco de toxicidade.

A eletricidade pode ser a solução.

A expressão gênica é o processo pelo qual os genes são "ativados" para produzir novas moléculas e outros efeitos a jusante nas células. Nos organismos, ela é regulada por regiões do DNA chamadas promotores. Alguns promotores, chamados de promotores indutíveis, podem responder a diferentes estímulos, como luz, produtos químicos e temperatura.

Assim, usar eletricidade para controlar a expressão gênica abre um novo campo de pesquisa e, embora esses sistemas eletrogenéticos tenham sido identificados anteriormente, ninguém havia conseguido a precisão necessária durante a presença ou ausência dos sinais elétricos, o que limitava as aplicações da técnica.

Equipamento usado para ligar e desligar os genes de células individuais.
[Imagem: Joshua M. Lawrence et al. - 10.1126/sciadv.abm5091]

Ligar e desligar genes eletricamente

O sistema desenvolvido agora, usando um promotor sintético chamado PsoxS, permitiu pela primeira vez obter precisão usando um estímulo elétrico.

"As ferramentas que criamos permitirão aos pesquisadores controlar a expressão gênica e o comportamento das células com sinais elétricos, sem qualquer perda de desempenho. Esperamos que, desenvolvendo essas ferramentas, possamos realmente controlar sistemas biológicos com o acionar de um interruptor," disse Joshua Lawrence, do Imperial College de Londres (Reino Unido).

O promotor PsoxS foi redesenhado para responder mais fortemente aos estímulos elétricos, permitindo não apenas ativar a expressão gênica, mas também reprimi-la, ou seja, os genes podem ser ligados ou desligados.

A equipe agora planeja desenvolver diferentes promotores, que atuarão para induzir diferentes fatores a jusante, de modo que sinais elétricos simultâneos possam expressar genes diferentes, independentes um do outro.

Uma biblioteca de promotores e fatores a jusante permitirá ainda que o sistema seja adaptado para uso em leveduras, plantas e animais - por enquanto, a técnica foi testada em bactérias.