Vídeo inédito mostra 'dança' de moléculas de DNA e descoberta pode ajudar a ciência

Pesquisadores britânicos revelaram as primeiras imagens em vídeo que mostram o movimento da hélice de DNA (ácido desoxirribonucleico) dentro de uma célula. Antes, apenas uma reprodução estática era possível ser feita com o uso de microscópios. A descoberta pode contribuir para prevenção e tratamento de doenças genéticas.

O estudo, publicado na Nature Communications, foi feito pelas pesquisadoras Alice LB Pyne, da Universidade de Sheffield, Agnes Noy, da Universidade de York, e Sarah A. Harris, da Universidade de Leeds, todas do Reino Unido, entre outros.

"É preciso ver para crer, mas com algo tão pequeno como o DNA, ver a estrutura helicoidal de toda a molécula de DNA foi extremamente desafiador. Os vídeos que desenvolvemos nos permitem observar a torção do DNA em um nível de detalhe nunca visto antes", comentou a cientista Alice Pyne.


Para observar essa "dança" do DNA, as cientistas utilizaram uma combinação de microscópio de força atômica de alta resolução com simulações em computador das dinâmicas moleculares. Isso permitiu, inclusive, analisar a posição de cada átomo.

A artigo apresentou destalhes dessa pesquisa que explica que cada célula do corpo humano contém dois metros de DNA e, para que ele caiba, o filamento precisa se torcer o tempo todo, em um processo que é chamado de superenrolamento. Antes, era possível apenas observar por imagens, então não se tinha a dimensão de quão dinâmico pode ser.

A expectativa é que a descoberta traga novas terapias genéticas ou ajude no desenvolvimento de intervenções médicas mais aprimoradas.




Autor: terra
Fonte: terra
Sítio Online da Publicação: terra
Data: 18/02/2021
Publicação Original: https://www.terra.com.br/noticias/ciencia/video-inedito-mostra-danca-de-moleculas-de-dna-e-descoberta-pode-ajudar-a-ciencia,12101bc0106e6137d1eed157299945ca53fd93pz.html

Pesquisadores descobrem DNA mais antigo do mundo em mamutes da Sibéria; veja VÍDEO

VÍDEO: Pesquisadores descobrem DNA mais antigo do mundo em mamutes na Sibéria



Cientistas de 9 países descobriram o DNA mais antigo do mundo em dentes de mamutes achados na Sibéria: um dos fósseis pode ter até 1,65 milhão de anos. A descoberta acaba de ser publicada nesta quarta-feira (17) na revista científica "Nature", uma das mais importantes do mundo.


Liderados por instituições de pesquisa da Suécia, os paleontólogos dataram os molares de 3 fósseis, que haviam sido descobertos e escavados na década de 70. O material era mantido no Instituto Geológico da Academia Russa de Ciências.


Os fósseis foram batizados com os nomes dos lugares onde foram achados: Krestovka é o mais velho e pode ter até 1,65 milhão de anos; Adycha, aproximadamente 1,34 milhão; e o espécime mais novo, Chukochya, teve a idade calculada em até 870 mil anos.



“Este DNA é incrivelmente antigo. As amostras são mil vezes mais antigas do que os vestígios de vikings e até anteriores à existência de humanos e neandertais”, diz o autor sênior Love Dalén, professor de genética evolutiva no Centro de Paleogenética de Estocolmo.




Pesquisadores descobrem DNA mais antigo do mundo em mamutes da Sibéria. Na foto, o dente de mamute Krestovka, de mais de um milhão de anos. — Foto: Universidade de Estocolmo



Os pesquisadores tiveram que sequenciar vários pedaços de DNA para chegar à idade aproximada dos fósseis. Uma das constatações é que um deles, o Krestovka, era de uma linhagem antes desconhecida de mamutes.



"E eis que o mamute-columbiano, uma das espécies mais icônicas da Era do Gelo na América do Norte, é um híbrido entre o mamute-lanoso e o recém-descoberto mamute Krestovka", explica Love Dalén.




Outro achado foi que o espécime mais novo, Chukochya, é de um dos primeiros mamutes-lanosos (Mammuthus primigenius) conhecidos.


Pesquisadores descobrem DNA mais antigo do mundo em mamutes da Sibéria. Na foto, o dente de mamute Chukochya, de 870 mil anos. — Foto: Universidade de Estocolmo



"Isso foi uma completa surpresa para nós. Todos os estudos anteriores indicavam que havia apenas uma espécie de mamute na Sibéria naquela época, chamado de mamute-da-estepe", explica o primeiro autor da pesquisa, Tom van der Valk.




Já o dente Adycha, de mais de um milhão de anos, parece ter sido de um ancestral do mamute-lanoso.


Com o DNA, os pesquisadores perceberam que adaptações ao frio que os mamutes-lanosos tinham – como pelos, regulação de temperatura, depósitos de gordura e ritmos circadianos adaptados – apareceram muito antes do surgimento deles. Seus ancestrais passaram por essas mutações lentamente ao longo do tempo.


Pesquisadores descobrem DNA mais antigo do mundo em mamutes da Sibéria. Na foto, o dente de mamute Adycha, de mais de um milhão de anos. — Foto: Universidade de Estocolmo




"Acho que usar DNA antigo dessa forma é um pouco como viajar no tempo, usar uma máquina do tempo. E voltar um milhão de anos – que é muito, muito longe no tempo – nos permite estudar a evolução como ocorreu – e é muito animador", diz Dalén.






Descobertas mais antigas são possíveis




Ilustração mostra mamutes-da-estepe — Foto: Universidade de Estocolmo


A descoberta anterior de DNA mais antigo do mundo era de material que datava de até 780 mil anos atrás. Os pesquisadores da Suécia acreditam que ainda é possível ir mais além: recuperar material genético de até 2,6 milhões de anos atrás – graças ao congelamento dos fósseis, que ajuda a preservar o DNA.



"Ainda não atingimos o limite. Um palpite bem fundamentado seria que poderíamos recuperar o DNA de 2 milhões de anos de idade e, possivelmente, 2,6 milhões. Antes disso, não havia permafrost [solo congelado] onde o DNA antigo pudesse ser preservado", opina outro autor, Anders Götherström.




Autor: G1 News
Fonte: G1 News
Sítio Online da Publicação: G1 News
Data: 1702/21
Publicação Original: https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2021/02/17/pesquisadores-descobrem-dna-mais-antigo-do-mundo-em-mamutes-da-siberia-veja-video.ghtml

Colesterol alto causado por mutações do DNA está entre as doenças genéticas mais comuns

Indivíduos com hipercolesterolemia familiar podem ter níveis de LDL até dez vezes superiores ao limite seguro — Foto: MOHAMMED HANEEFA NIZAMUDEEN/Getty Images via BBC



Os médicos recomendam que o LDL, o colesterol ruim, fique sempre abaixo de 130 miligramas por decilitro (mg/dl) de sangue. Mas algumas pessoas chegam a apresentar níveis acima de 800 ou 1.000 mg/dl — e não há dieta ou exercício que faça esses números baixarem.




Estamos falando dos portadores da hipercolesterolemia familiar (também conhecida pela sigla HF), uma doença genética mais comum do que se imagina.



"Um colesterol tão alto por um tempo prolongado chega a antecipar em 10 ou 15 anos quadros como angina, infarto e até morte", explica o cardiologista Raul Santos, presidente da Sociedade Internacional de Aterosclerose.




No Brasil, estima-se que uma a cada 300 pessoas tenha a HF. Em números absolutos, isso significa que quase 700 mil indivíduos em nosso país carregam mutações em seu DNA que fazem o colesterol ir às alturas.


A título de comparação, outras doenças genéticas mais conhecidas, como a Síndrome de Down e a hemofilia, acometem uma a cada mil ou 5 mil pessoas, respectivamente.


"Infelizmente, detectamos menos de 1% dos pacientes com HF no Brasil. A vasta maioria nem sabe que têm essa doença", calcula Santos, que acompanha cerca de 1.500 pessoas com esse problema em seu laboratório no Instituto do Coração (InCor), em São Paulo.




A boa notícia é que, feito o diagnóstico, o tratamento correto ajuda a baixar o colesterol e minimiza bastante o risco de um ataque cardíaco.






Saiba como controlar o colesterol das crianças com lanches saudáveis




Uma simples troca de letras no DNA




O LDL, sigla em inglês para lipoproteína de baixa densidade, é uma molécula responsável por carregar através do sangue o colesterol produzido no fígado e entregá-lo a diversas partes do corpo.


Ao contrário do que muita gente pensa, o colesterol é essencial à vida. É ele que garante a integridade da membrana de nossas células e permite o bom funcionamento do cérebro, entre muitas outras funções.


O problema é a quantidade: o excesso de colesterol LDL na circulação provoca lesões nas paredes dos vasos sanguíneos, dando origem a trombos e coágulos. Essas formações, por sua vez, crescem até entupir.



O bloqueio à passagem de sangue é o estopim para o infarto ou o acidente vascular cerebral, entre outras repercussões.




Em indivíduos com HF, cujo colesterol fica muito acima da média, esse processo potencialmente fatal acontece com mais frequência e de forma antecipada.


"Na população geral, problemas cardíacos costumam aparecer na faixa dos 50 anos em homens e dos 65 nas mulheres. Neste grupo específico, vemos casos graves na terceira ou quarta década de vida, algumas vezes até antes disso", compara Santos, que também faz estudos no Instituto de Ensino e Pesquisa Albert Einstein, na capital paulista.




A literatura médica apresenta casos de portadores de HF que sofreram infarto aos 12 anos. Há relatos de fetos que tiveram uma parada cardiovascular ainda na barriga da mãe, durante a gestação.




Esses eventos, ainda bem, são bastante raros. Eles acontecem na forma homozigótica da doença, quando o indivíduo herda genes defeituosos da mãe e do pai. Esse tipo de HF só aparece em um a cada 1 milhão de pessoas.


A forma heterozigótica, em que os genes com mutações vêm só do lado materno ou do paterno, é bem mais comum entre a população. "Quando detectamos um caso, fazemos exames em todos os familiares próximos. A cada dois parentes analisados, um apresenta a HF", conclui Santos.


Mas, afinal, como é possível saber quem tem colesterol alto de origem genética?




Flagra precoce




Nos últimos anos, o conhecimento sobre a HF evoluiu muito. E foi justamente para atualizar os conceitos que a Sociedade Brasileira de Cardiologia publicou no final de 2020 um documento com orientações sobre o diagnóstico e o tratamento da doença.


"Resultados dos exames que mostram um colesterol LDL acima dos 190 mg/dl já justificam uma investigação mais profunda sobre a HF", resume a cardiologista Maria Cristina Izar, professora da Universidade Federal de São Paulo uma das autoras da nova diretriz nacional.

Um simples exame de sangue já é suficiente para estimar o LDL, o colesterol ruim, e levantar a suspeita de HF — Foto: WESTEND61/Getty Images via BBC



Nessa triagem criteriosa, o médico afasta outras doenças relacionadas ao aumento do colesterol, procura por mais sintomas sugestivos do quadro (como alterações na pele e nos olhos) e pode até pedir um teste genético que avalia a presença de alterações no DNA relacionadas ao problema — embora na maioria das vezes esse exame, que ainda não está acessível para a maioria da população, não seja tão relevante assim.



"Nós temos critérios clínicos bem estabelecidos que nos permitem fechar o diagnóstico sem a necessidade de métodos muito rebuscados", esclarece Izar.




O artigo, assinado por 25 especialistas brasileiros, também defende a necessidade de detectar a HF o mais cedo possível. "Recomendamos que toda criança cujos pais ou avós possuem histórico de doença cardiovascular tenham o colesterol medido entre os 2 e os 10 anos de vida", diz Izar.



Acima dos 10 anos, é recomendável que todo mundo faça um exame desses, independentemente dos fatores de risco familiares.



O contra-ataque



Mas o fato de possuir um diagnóstico de HF muda em alguma coisa o tratamento para baixar o LDL?


Em linhas gerais, os remédios são parecidos. Mas nessas situações mais graves eles costumam ser utilizados numa dosagem bem maior logo de cara.




O medicamento de primeira escolha costuma ser da classe das estatinas, que é bastante segura e está disponível gratuitamente pelo Sistema Único de Saúde, o SUS.




Se esses comprimidos não dão conta do recado, os cardiologistas acrescentam uma segunda droga ao regime farmacêutico: a ezetimiba. Ela não está disponível na rede pública, mas seu preço costuma ser acessível.


Agora, se nem mesmo essa dupla surtir efeito, resta apelar para os inibidores de PCSK9, um fármaco injetável que foi aprovado recentemente. Por ser uma novidade no mercado, seu preço costuma ser bem mais alto.


Os médicos costumam adotar esquemas terapêuticos especiais e individualizados para crianças e gestantes.



Em paralelo, mudanças na alimentação e na prática de atividade física são fundamentais para garantir bons resultados em todos os pacientes com HF.




Seguras e acessíveis, as estatinas costumam ser a primeira escolha para tratar o colesterol alto — Foto: JAZZLOVE/Getty Images via BBC


Vale mencionar ainda que as metas são bem audaciosas: a nova diretriz brasileira estabelece uma redução de pelo menos 50% do LDL. Em alguns casos, o corte nos níveis desse colesterol precisam ser ainda mais drásticos.


"Se o tratamento é feito direitinho, conseguimos prevenir a maioria das complicações", completa Santos, que também assina o documento recém-publicado.




E quem não tem HF?




É importante destacar que, na maioria das vezes, o colesterol elevado acontece mais por questões relacionadas ao estilo de vida do que por falhas nos genes.



Sedentarismo e a dieta desequilibrada são elementos decisivos para o descontrole nos níveis dessas moléculas.

Uma dieta baseada em alimentos frescos, como frutas, verduras, legumes e carnes magras, é o primeiro passo para manter o colesterol sob controle — Foto: HAPPY_LARK/Getty Images via BBC


Uma pesquisa de 2017 feita pela Universidade de São Paulo em parceria com outras seis instituições estima que 12,5% da população brasileira apresenta diagnóstico de colesterol alto.


Junto com outros fatores, como obesidade, diabetes e hipertensão, o excesso de LDL contribui para o aparecimento de uma série de eventos debilitantes e potencialmente fatais, como o infarto e o acidente vascular cerebral (AVC).


E, por mais que existam muitos remédios à disposição, uma vida saudável segue como a principal recomendação para evitar esses problemas.





Autor: André Biernath, BBC
Fonte: BBC
Sítio Online da Publicação: BBC
Data: 04/01/21
Publicação Original: https://g1.globo.com/bemestar/viva-voce/noticia/2021/01/04/colesterol-alto-causado-por-mutacoes-do-dna-esta-entre-as-doencas-geneticas-mais-comuns.ghtml

Espécies de leveduras prosperam, apesar de perderem genes de reparo de DNA anos atrás

Por que o reparo do DNA é importante?

O genoma pode ser alterado quando as enzimas DNA polimerase introduzem acidentalmente mutações durante a replicação do DNA ou após a exposição a agentes ambientais, como radiação e produtos químicos mutagênicos.


Se muitas mudanças de DNA não forem corrigidas, as células podem acumular tantas mutações que elas não funcionarão mais adequadamente. Além disso, se muitas mutações se acumulam nas células germinativas, os descendentes podem se tornar inviáveis ​​e incapazes de se formar adequadamente. O reparo de mutações no DNA é, portanto, essencial em todas as células que são necessárias para o funcionamento dos organismos.


A relação entre o dano / reparo do DNA e o desenvolvimento do câncer (carcinogênese) ficou clara quando cientistas observaram que agentes causadores de câncer ou carcinógenos alteravam a sequência do DNA e, portanto, eram mutagênicos.


Todos os efeitos carcinogênicos observados nos tumores são causados ​​pelos danos que causam ao DNA e pelos erros de cópia introduzidos, enquanto as enzimas de reparo do DNA tentam consertar as alterações.


As células são equipadas com mecanismos altamente eficientes que permitem corrigir erros de cópia de DNA. A maioria dos organismos está armada com uma série de genes que se dedicam a reparar mutações no DNA, o que ajuda a manter a divisão celular sob controle, taxas de mutação lentas e proteção contra o câncer.


‘O fermento com o mínimo’

Acredita-se amplamente que tais mecanismos altamente conservados são essenciais para a vida. No entanto, uma equipe liderada por Jacob Steenwyk (Universidade de Vanderbilt) descobriu que as leveduras do gênero Hanseniaspora perderam muitos dos genes de proteção que normalmente ajudariam outros organismos a permanecer livres do câncer.


Curiosamente, as leveduras, que são freqüentemente encontradas em uvas e mostos de uva, perderam um grande número de genes relacionados ao ciclo celular e ao reparo do DNA, sem sofrer nenhum efeito negativo.


Como publicado recentemente na revista PLOS Biology, Steenwyk e sua equipe analisaram os genomas de 25 espécies de leveduras e descobriram que duas linhagens haviam perdido centenas de genes. As perdas incluíram dezenas de genes que ajudam a regular o ciclo celular e realizam o reparo do DNA para preservar a integridade do genoma.


Uma linhagem evoluía mais rápido do que a outra e, embora ambas tivessem perdido centenas de genes, a que evoluiu mais rapidamente perdeu mais. Segundo os autores, isso resultou em uma explosão de evolução acelerada que deu origem ao aumento das cargas mutacionais.


Parece que, em termos genômicos, a Hanseníase é a levedura com o menor. Eles têm genomas muito pequenos e estão entre os menores números de genes de qualquer espécie na linhagem. Essas perdas dramáticas de tantos genes são refletidas na biologia dessas leveduras ".


Jacob Steenwyk, pesquisador-chefe


A perda dos genes é especialmente surpreendente porque eles têm sido tão amplamente conservados em todos os organismos vivos e porque a mutação desses genes em humanos aumenta significativamente as taxas de mutação que levam ao desenvolvimento do câncer.


“Por causa de sua importância em garantir a integridade genômica, a maioria dos processos associados à manutenção do genoma é considerada evolutivamente antiga e amplamente conservada”, explicam os autores. "A eliminação de muitos dos genes associados à manutenção do DNA leva a um aumento dramático das taxas de mutação e da instabilidade grosseira do genoma".


"Cicatrizes genômicas", mas sem grandes efeitos adversos

Comentando sobre a velocidade da mutação do genoma, o autor do co-estudo Antonis Rokas diz que a taxa de mutação é sem precedentes, com a divisão celular parecendo ser notavelmente rápida e também um tanto errática - "uma abordagem de quantidade sobre qualidade, por assim dizer."


A perda de genes e as mudanças resultantes nesses genomas de leveduras significam que eles apresentam “cicatrizes genômicas”, tanto por exposição a agentes mutagênicos naturais como estresse oxidativo e agentes mutagênicos externos, como a radiação UV.


Wayne Crismani, do Instituto de Pesquisa Médica de St. Vincent, em Melbourne, na Austrália, diz que as descobertas lançam luz sobre o grau em que um organismo pode sobreviver apesar da ausência de material genético protetor.


Essas espécies de levedura perderam uma grande seleção de alguns dos tipos mais importantes de genes que normalmente são usados ​​para manter o DNA do organismo intacto para a sobrevivência e propagação. ”


Simon Conn, da Universidade Flinders, na Austrália, diz que, em humanos, a perda de apenas um desses genes pode ser um marco para o câncer, com algumas das mutações mais comumente identificadas em oncogenes envolvidos no reparo do DNA e nos caminhos do checkpoint do ciclo celular.


Essas mutações podem desencadear taxas crescentes de mutações adicionais e rápido crescimento do tumor, permitindo que o câncer sobreviva no corpo e se torne resistente às drogas quimioterápicas, acrescenta: “As semelhanças entre os perfis de crescimento e mutação observados nesta levedura, embora ao longo de milhões de anos. e o câncer humano é impressionante ”.




Autor: Sally Robertson, B.Sc.
Fonte: news-medical
Sítio Online da Publicação: news-medical
Data: 22/05/2019
Publicação Original: https://www.news-medical.net/news/20190522/Yeast-species-thrives-despite-losing-DNA-repair-genes-years-ago.aspx

Cientistas clonam macacos e abrem debate sobre uso da técnica em humanos

Os macacos-de-cauda-longa clonados Zhong Zhong e Hua Hua, que nasceram oito e seis semanas atrás - Cell/REUTERS


LONDRES — Cientistas chineses clonaram macacos usando a mesma técnica que produziu a ovelha Dolly há duas décadas, quebrando uma barreira técnica que poderia abrir a porta para o clone de seres humanos.


Zhong Zhong e Hua Hua, dois macacos-de-cauda-longa idênticos, nasceram oito e seis semanas atrás, tornando-os os primeiros primatas — a ordem dos mamíferos que inclui micos, macacos e humanos - a serem clonados a partir de uma célula não-embrionária .

O estudo foi realizado através de um processo denominado transferência nuclear de células somáticas (SCNT, em inglês), que envolve a transferência do núcleo de uma célula, que inclui seu DNA, em um óvulo que teve seu núcleo removido.

Pesquisadores do Instituto de Neurociências de Xangai disseram que o trabalho daria um grande impulso para a pesquisa médica, possibilitando o estudo de doenças em populações de macacos geneticamente uniformes. Além disso, abre a discussão sobre a viabilidade da clonagem de nossa própria espécie.

— Os seres humanos são primatas. Então (para) a clonagem de espécies de primatas, incluindo os humanos, a barreira técnica agora está quebrada — anunciou Muming Poo, que ajudou a supervisionar o programa no instituto. — A razão para quebrar esta barreira é a produção de modelos animais que sejam úteis para a medicina, para a saúde humana. Não há intenção de aplicar esse método aos humanos.

Animais geneticamente idênticos são úteis na pesquisa científica porque a variabilidade do DNA em animais não clonados podem complicar experiências. Os novos espécimes poderão ser usados para testar novos medicamentos para uma série de doenças antes do uso clínico.



O macaco-de-cauda-longa Huah Hua, um dos clonados pela equipe chinesa - Cell/Reuters

Os pesquisadores disseram que esperam que mais o nascimento de mais macacos clonados nos próximos meses.

Desde o nascimento da ovelha Dolly, na Escócia, em 1996, os cientistas utilizaram com sucesso o processo SCNT para clonar mais de 20 espécies, incluindo vacas, porcos, cachorros, coelhos, ratos e camundongos. No entanto, os testes em primatas sempre falharam, o que levou ao questionamento sobre sua maior resistência a esta técnica científica.

A nova pesquisa, publicada esta quarta-feira na revista "Cell", mostra que não é esse o caso. A equipe chinesa conseguiu realizar a clonagem após muitas tentativas, usando moduladores para ativar ou desativar certos genes que estavam inibindo o desenvolvimento embrionário.

Mesmo assim, sua taxa de sucesso foi extremamente baixa e a técnica funcionou somente quando os núcleos foram transferidos das células fetais, em vez das adultas, como foi o caso de Dolly. No total, foram necessários 127 óvulos para produzir o nascimento dos dois macacos.

— Este procedimento continua sendo muito ineficiente e perigoso — alertou Robin Lovell-Badge, especialista em clonagem do Instituto Francis Crick (Reino Unido), que não participou da pesquisa chinesa. — Este trabalho não é uma etapa que estabelece métodos para a obtenção de clones humanos vivos. Qualquer tentativa seria absurda.

O estudo ressalta o papel cada vez mais importante da China na vanguarda da biociência, onde seus cientistas, às vezes, empurraram fronteiras éticas. Três anos atrás, por exemplo, pesquisadores da Universidade Sun Yat-sen causaram um furor quando relataram a realização do primeiro experimento para editar o DNA de embriões humanos, embora um trabalho semelhante já tenha sido feito elaborado nos Estados Unidos.

Os cientistas envolvidos no estudo dos macacos asseguram que seguiram as diretrizes internacionais para pesquisa animal estabelecidas pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA, mas pediram um debate sobre o que deveria ou não ser uma prática aceitável na clonagem de primatas.


Autor: O GLOBO
Fonte: O GLOBO
Sítio Online da Publicação: O GLOBO
Data de Publicação: 24/01/2018
Publicação Original: https://oglobo.globo.com/sociedade/cientistas-clonam-macacos-abrem-debate-sobre-uso-da-tecnica-em-humanos-22324275?utm_source=meio&utm_medium=email

Análise de trechos de DNA que contêm os genes aprofunda o diagnóstico de doenças

Em março deste ano, em uma das salas do ambulatório do quinto andar do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FM-USP), o endocrinologista Alexander Jorge atendeu um casal para apresentar a provável causa da microcefalia e da baixa estatura da filha de 4 anos. Não era a infecção da mãe com sífilis durante a gravidez, como se cogitara inicialmente, mas uma mutação em um gene de reparo do DNA conhecido como BRCA1. O médico explicou que essa mutação, identificada na filha em homozigose (duas cópias) e nos pais em heterozigose (uma cópia), favorecia o desenvolvimento de tumores de mama e ovários. Em seguida, a mulher de 32 anos comentou: “Doutor, tenho um caroço na axila”. Era um sinal de que ela própria poderia ter um câncer de mama não diagnosticado e já em expansão. Diante da situação, Jorge encaminhou a mãe de sua paciente para a equipe de oncologia, no prédio ao lado, para fazer o diagnóstico.

Jorge tem vivido situações desse tipo com frequência desde 2013, quando começou a usar uma técnica que faz o sequenciamento completo de conjuntos de trechos do DNA conhecidos como éxons, que representam de 1% a 2% do material genético. É no exoma, o conjunto dos éxons, que estão os 19 mil genes humanos, cujas mutações podem causar doenças. O sequenciamento de todo o material genético (genoma) raramente é feito para finalidades médicas, por ser mais caro e dar informações sobre trechos do DNA chamados íntrons, raramente associados a doenças.

Nos últimos anos, o sequenciamento completo de exoma se sobrepôs à abordagem anterior, que lia poucos éxons de cada vez, e tem se mostrado eficaz para identificar a mutação responsável por 8.500 doenças genéticas provocadas por um único gene em até 40% das pessoas examinadas. “A taxa de sucesso pode chegar a 80% quando já existem genes candidatos previamente selecionados para explicar o quadro clínico”, assegura Jorge.

O custo para sequenciar o exoma ainda é alto – no Brasil, pode chegar a R$ 10 mil. Outra dificuldade é que o sequenciamento fornece uma quantidade monumental de informação porque qualquer pessoa apresenta cerca de 50 mil mutações, a maioria inócuas. As análises exigem equipes especializadas de biólogos, bioinformatas e médicos para se chegar às 20 ou 30 alterações mais relevantes, que debilitam a função original dos genes e poderiam explicar os sintomas de uma doença.

Apesar das limitações, essa técnica tem ajudado a solucionar diagnósticos incertos e a direcionar tratamentos. Depois de identificar a mutação no gene BRCA1, que poderia explicar a microcefalia e a baixa estatura da menina, com o apoio de relatos semelhantes em outros países, Jorge concluiu que não deveria adotar o tratamento tradicional para baixa estatura, com hormônio de crescimento, que poderia aumentar o risco de câncer.

O sequenciamento de exoma está trazendo uma nova forma de trabalho, mais aberta e colaborativa, para pesquisadores e clínicos. Em setembro de 2016, Jorge não tinha como confirmar se uma mutação no gene BCL11B seria responsável pela deficiência intelectual, defeito na arcada dentária e baixa estatura de um adolescente. Ele entrou no site GeneMatcher, que compartilha informações sobre mutações genéticas e suas possíveis consequências com médicos, pesquisadores e pacientes. Seu relato chamou a atenção de pesquisadores da Alemanha e dos Estados Unidos que tinham casos semelhantes, associados àquela mutação, e lhe permitiu fechar o diagnóstico e reunir informações sobre uma nova doença que poderiam facilitar o trabalho de outros médicos.

“Quanto mais detalhadas as descrições dos quadros clínicos dos pacientes e das famílias, com hipóteses diagnósticas consistentes, maior a chance de fazer uma interpretação correta do exoma”, diz a bióloga Maria Rita Passos Bueno, uma das coordenadoras do Centro de Pesquisas sobre o Genoma Humano e Células-Tronco (CEGH-CEL) do Instituto de Biociências da USP. Em geral os médicos, os centros de pesquisa e os laboratórios responsáveis pelos diagnósticos trabalham de modo isolado, mas a integração de equipes, a troca de informações e a harmonização de procedimentos técnicos e éticos poderiam beneficiar os pacientes, os pesquisadores e as equipes médicas, segundo estudo de um grupo do Instituto Nacional do Câncer da Holanda publicado em maio na revista Annals of Oncology.


© LÉO RAMOS CHAVES

Na Faculdade de Medicina da USP, a bióloga Amanda Narcizo…

Um gene, várias doenças
As análises do exoma estão indicando que doenças antes vistas como distintas poderiam ter a mesma origem genética. A equipe da Mendelics, uma das empresas de São Paulo especializada em análises genéticas, em atuação desde 2013, verificou que o gene TRPV4poderia causar tanto doenças musculares quanto ósseas. Em seu doutorado na Universidade Estadual Paulista (Unesp), sob a orientação da bióloga Silvia Rogatto, a também bióloga Maísa Pinheiro identificou uma alteração em um gene de reparo de DNA – a ser apresentada em um artigo submetido para publicação – como possível causa do câncer de mama e do de tireoide. Maísa identificou a mutação em pacientes tratados no A.C.Camargo Cancer Center, em São Paulo, que tinham um dos dois ou os dois tipos de câncer, além de familiares atingidos por esses tumores. “O câncer de mama e o de tireoide poderiam integrar uma síndrome de predisposição hereditária”, sugere Silvia, atualmente na Universidade do Sul da Dinamarca, em Odense.

O sequenciamento de exoma tem sido cada vez mais usado por grupos de pesquisa em São Paulo, Belo Horizonte, Porto Alegre, Recife, Brasília e outras cidades para descobrir as causas de tumores, de doenças esqueléticas, musculares, neurológicas e outras, de origem genética. Um grupo do Baylor College of Medicine, dos Estados Unidos, fez o sequenciamento de exoma de 2 mil pacientes, a maioria crianças, com suspeita não confirmada de doenças genéticas associadas ao atraso de desenvolvimento neurológico. Todos tinham passado por testes bioquímicos de sangue, que não definiram a causa das doenças. Como relatado em um artigo de 2014 no Journal of the American Medical Association, as mutações reveladas pelo sequenciamento de exoma elucidaram a causa das doenças de 504 pacientes e permitiram planejar o tratamento e o aconselhamento genético familiar.

O CEGH-CEL atende famílias com doenças genéticas desde 1968, trabalha com sequenciamento de exoma desde 2012 e identificou novas mutações causadoras de autismo, doenças musculares, doenças esqueléticas, deficiência intelectual, obesidade e surdez. Em setembro, o laboratório de testes genéticos do centro deve começar a oferecer o miniexoma, a um custo aproximado de R$ 4 mil, para procurar mutações em até 6.709 genes já associados a doenças genéticas, em vez de examinar todos os 19 mil genes. A redução de preço pode aumentar o uso dessa técnica no sistema de saúde brasileiro.

O médico e bioinformata Guilherme Yamamoto, que trabalha no Instituto da Criança do Hospital das Clínicas e no CEGH-CEL, avaliou a eficácia do miniexoma para detectar mutações em 500 genes responsáveis por um grupo de 26 doenças genéticas de recém-nascidos com ênfase em erros inatos do metabolismo. Usando essa estratégia de sequenciamento focado de genes, ele refez os testes genéticos de 90 pessoas: 45 crianças atendidas no Hospital das Clínicas de Porto Alegre e 45 controles. Sem conhecer o diagnóstico prévio, Yamamoto encontrou um resultado falso-positivo e um verdadeiro-positivo no grupo dos 45 que inicialmente não apresentavam doença genética. No outro grupo, ele identificou a doença genética adequadamente em 22 das 45 crianças. O teste apresentou uma sensibilidade total de 50% e de 73% no grupo de erros inatos do metabolismo, embora não tenha detectado os casos de distrofia muscular, epilepsia e imunodeficiência.

“A triagem por teste genético tem uma alta especificidade, com apenas um falso-positivo”, argumentou Yamamoto. Segundo ele, essa abordagem poderia complementar a triagem neonatal, mais conhecida como teste do pezinho, que detecta doenças genéticas, metabólicas e infecciosas. “O teste do pezinho apresenta baixa especificidade, com alta frequência de falso-positivos, para algumas doenças examinadas”, diz. Segundo ele, o ganho de precisão no reconhecimento das doenças genéticas de recém-nascidos poderia adiantar o início do tratamento.

“O sequenciamento de exoma funciona bem para identificar erros inatos de metabolismo”, concorda o neurologista Fernando Kok, professor da FM-USP e diretor médico da Mendelics. Sua empresa pretende lançar neste ano um teste para identificar mutações em 260 genes responsáveis por 150 doenças genéticas em recém-nascidos.


© LÉO RAMOS CHAVES

…prepara uma placa com 96 microtubos (detalhe acima) para fragmentação acústica de trechos de DNA, etapa inicial do sequenciamento de exomas

Reanálises
Na Mendelics, biólogos, geneticistas, médicos recebem os resultados organizados por meio de um programa de computador chamado Abracadabra, desenvolvido pelo grupo liderado pelo neurologista David Schlesinger, presidente da empresa, destacado em 2014 pela MIT Technology Reviewcomo um dos 10 pesquisadores com menos de 35 anos mais inovadores do Brasil (ver Pesquisa FAPESP nº 220). O Abracadabra filtra as mutações por grupos de doença, indicando as prejudiciais e eliminando os achados incidentais em genes de menor interesse, e procura automaticamente relatos semelhantes em bases de dados on-line.

Outro programa da equipe do bioinformata João Paulo Kitajima, da Mendelics, começou a ser testado em agosto para identificar genes que escapam das análises normais de exoma. Esses genes têm uma peculiaridade: não toleram a perda de função de uma de suas cópias – são os chamados constraints. Com essa estratégia, espera-se resolver casos não solucionados. Em dois dias de trabalho, a médica geneticista Luiza Ramos encontrou uma alteração genética que poderia explicar um dos primeiros 52 casos não solucionados examinados por meio do novo programa. Em frente a outro computador da mesma sala, a médica geneticista Fabíola Monteiro comentou que as análises de exomas estão ampliando o conhecimento sobre genética, ao revelar muitas formas e muitas causas para as mesmas doenças. “O que está escrito nos livros de genética”, diz ela, “é muito pouco, diante do que estamos vendo”.

Para entender os resultados

Na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), um grupo coordenado pela médica geneticista Iscia Lopes Cendes atualmente desenvolve programas de computador para facilitar a interpretação dos resultados do sequenciamento de exomas, que pode ser útil na busca pela causa de doenças provocadas por apenas um gene. Esses programas também integram essas informações com as disponíveis em bases de dados como a Iniciativa Brasileira em Medicina de Precisão (BIPMed), com informação genética específica da população brasileira. Os primeiros programas devem ser liberados para uso público ainda neste ano, conta Iscia, que é professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e pesquisadora do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (Brainn), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) financiados pela FAPESP.

Além de buscar novas estratégias para avaliar o sequenciamento de exomas, o grupo de Iscia também investiga a relação entre o custo e o benefício de se incorporar esse exame ao sistema público de saúde. Em um estudo em fase final de desenvolvimento com 150 pacientes, a médica geneticista Joana Trotta verificou que o exoma poderia indicar a provável causa de 80% de doenças neurodegenerativas com início na vida adulta, como ataxia e demência, nem sempre detectadas mesmo após sucessivos exames de imagem. A proporção de diagnósticos positivos para a deficiência intelectual foi de 20%, 10 vezes mais elevada do que a obtida pela técnica adotada no serviço público de saúde, que consiste no exame de cromossomos (cariótipo). “Aumentando a proporção de diagnósticos corretos sobre a origem das doenças, os gastos com outros exames e consultas caem e o tratamento, quando possível, pode começar logo”, conta Iscia.

Projetos
1. Novas abordagens e metodologias na investigação genético-molecular dos distúrbios de crescimento e desenvolvimento puberal (nº 13/03236-5); Modalidade Projeto Temático; Pesquisador responsável Alexander Augusto de Lima Jorge (USP); Investimento R$ 2.948.891,06.
2. CEGH-CEL – Centro de Pesquisas sobre o Genoma Humano e de Células-Tronco (nº 13/08028-1); Modalidade Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid); Pesquisadora responsável Mayana Zatz (USP); Investimento R$ 27.221.413,39 (para todo o projeto).






Artigos científicos
VIS, D. J. et al. Towards a global cancer knowledge network: Dissecting the current international cancer genomic sequencing landscape. Annals of Oncology. v. 28, n. 5, p. 1145-51. 2017.
YANG, Y. et al. Molecular findings among patients referred for clinical whole-exome sequencing. JAMA. v. 312, n. 18, p. 1870-79. 2014.




Autor: CARLOS FIORAVANTI | ED. 259 |
Fonte: fapesp
Sítio Online da Publicação: fapesp
Data de Publicação: SETEMBRO 2017
Publicação Original: http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/09/22/mergulho-nas-doencas-geneticas/?cat=ciencia

Vitamin C may encourage blood cancer stem cells to die

Vitamin C may “tell” faulty stem cells in the bone marrow to mature and die normally, instead of multiplying to cause blood cancers. 

Certain genetic changes are known to reduce the ability of an enzyme called tet methylcytosine dioxygenase 2, or TET2, to encourage stem cells to become mature blood cells, which eventually die, in many patients with certain kinds of leukemia, say the authors. The new study found that vitamin C activated TET2 function in mice engineered to be deficient in the enzyme.
“We’re excited by the prospect that high-dose vitamin C might become a safe treatment for blood diseases caused by TET2-deficient leukemia stem cells, most likely in combination with other targeted therapies,” says corresponding study author Benjamin G. Neel, MD, PhD, professor in the Department of Medicine and director of Perlmutter Cancer Center.
Changes in the genetic code, or mutations, that reduce TET2 function are found in 10 percent of patients with acute myeloid leukemia (AML), 30 percent of those with a form of preleukemia called myelodysplastic syndrome, and in nearly 50 percent of patients with chronic myelomonocytic leukemia. Such cancers cause anemia, infection risk, and bleeding as abnormal stem cells multiply in the bone marrow until they interfere with blood cell production, with the number of cases increasing as the population ages.

Along with these diseases, new tests suggest that about 2.5 percent of all United States cancer patients—or about 42,500 new patients each year—may develop TET2 mutations, including some with lymphomas and solid tumours, say the authors.

The study results revolve around the relationship between TET2 and cytosine, one of the four nucleic acid “letters” that comprise the DNA code in genes. Every cell type has the same genes, but each gets different instructions to turn on only those needed in a given cellular context. These “epigenetic” regulatory mechanisms include DNA methylation, the attachment of a small molecule termed a methyl group to cytosine bases that shuts down the action of a gene containing them.
The back-and-forth attachment and removal of methyl groups also fine tunes gene expression in stem cells, which can mature, specialize, and multiply to become muscle, bone, nerve, or other cell types. This happens as the body first forms, but the bone marrow also keeps pools of stem cells on hand into adulthood, ready to become replacement cells as needed. In leukemia, signals that normally tell a blood stem cell to mature malfunction, leaving it to endlessly multiply and “self-renew” instead of producing normal white blood cells needed to fight infection.

The enzyme studied in this report TET2, enables a change in the molecular structure, or oxidation, of methyl groups that is needed for them to be removed from cytosines. This “demethylation” turns on genes that direct stem cells to mature, and to start a countdown toward self-destruction as part of normal turnover. This serves as an anti-cancer safety mechanism, one that is disrupted in blood cancer patients with TET2 mutations, says Dr. Neel.

To determine the effect of mutations that reduce TET2 function in abnormal stem cells, the research team genetically engineered mice such that the scientists could switch the TET2 gene on or off.
Similar to the naturally occurring effects of TET2 mutations in mice or humans, using molecular biology techniques to turn off TET2 in mice caused abnormal stem cell behaviour. Remarkably, these changes were reversed when TET2 expression was restored by a genetic trick. Previous work had shown that vitamin C could stimulate the activity of TET2 and its relatives TET1 and TET3. Because only one of the two copies of the TET2 gene in each stem cell is usually affected in TET2-mutant blood diseases, the authors hypothesized that high doses of vitamin C, which can only be given intravenously, might reverse the effects of TET2 deficiency by turning up the action of the remaining functional gene.

Indeed, they found that vitamin C did the same thing as restoring TET2 function genetically. By promoting DNA demethylation, high-dose vitamin C treatment induced stem cells to mature, and also suppressed the growth of leukemia cancer stem cells from human patients implanted in mice.


Autora: Clinlabint
Fonte: Clinlabint
Sítio Online da Publicação: Clinlabint
Data de Publicação: 10/10/2017
Publicação Original: http://www.clinlabint.com/detail/clinical-laboratory/vitamin-c-may-encourage-blood-cancer-stem-cells-to-die/

Biosensor could help diagnose illnesses directly in serum

In this age of fast fashion and fast food, people want things immediately. The same holds true when they get sick and want to know what’s wrong. But performing rapid, accurate diagnostics on a serum sample without complex and time-consuming manipulations is a tall order. Now, a team reports that they have developed a biosensor that overcomes these issues.


Field-effect transistor (FET)-based biosensors are ideal for point-of-care diagnostics because they are inexpensive, portable, sensitive and selective. They also provide results quickly and can be mass-produced to meet market demand. These sensors detect the change in an electric field that results from a target compound, such as a protein or DNA, binding to it. But serum has a high ionic strength, or a high concentration of charged ions, that can mask the targets. Previous research has reported use of pre-treatment steps, complex devices, and receptors with different lengths and orientations on the sensor surface, but with limited success. Alexey Tarasov and colleagues wanted to develop a new approach that would make it easier for FETs to be made as point-of-care diagnostic devices for serum analyses.


The researchers developed a FET sensor that included antibody fragments and polyethylene glycol molecules on a gold surface, which they linked to a commercially available transducer. In this configuration, different sensor chips can be swapped out for use with the same transducer. As a proof-of-principle, they tested the sensor with human thyroid-stimulating hormone. The team found that they could detect the hormone at sub-picomolar concentrations, well below the detection limit previously reported with FETs, when testing it at elevated temperatures. They say that the device could be modified to diagnose many conditions and illnesses, and is inexpensive and easy to use.



Autora: Clinlabint
Fonte: Clinlabint
Sítio Online da Publicação: Clinlabint
Data de Publicação: 10/10/2017
Publicação Original: http://www.clinlabint.com/detail/clinical-laboratory/biosensor-could-help-diagnose-illnesses-directly-in-serum/