Nova Tecnologia Moderna de DNA Baseada no CRISPR pode Reinventar o Diagnóstico Médico

Os pesquisadores redirecionaram a inovação da modificação genética CRISPR para identificar exemplos de anticorpos no sangue em uma ação que pode influenciar uma nova classe de diagnósticos médicos, juntamente com uma série de várias outras aplicações.

A tecnologia moderna envolve coleções personalizáveis ​​de proteínas afixadas a uma variação de Cas9, a proteína saudável no coração do CRISPR, que sem dúvida se ligará ao DNA, mas não o cortará como faria quando usado para modificação genética. Quando essas proteínas saudáveis ​​fundidas com Cas9 são aplicadas a um circuito integrado com inúmeras moléculas exclusivas de DNA, cada proteína saudável na mistura se auto-monta na posição do chip que contém sua série de DNA equivalente. Os cientistas chamaram esse método de ‘PICASSO’, abreviação de imobilização de peptídeo por auto-organização mediada por Cas9. Já usando um exemplo de sangue para o microarray PICASSO, as proteínas saudáveis ​​no microchip reconhecidas pelos anticorpos do paciente podem ser determinadas.

O grupo liderado pelo Dr. Stephen Elledge na Harvard Medical School e Brigham and Women’s Hospital, Boston, publicou o estudo online na Molecular Cell hoje (13 de agosto de 2021). O primeiro redator do artigo, Dr. Karl Barber, é um Schmidt Science Other 2018, com muito do trabalho para estabelecer a tecnologia moderna durante seu estudo de Fellowship Research Posicionamento no laboratório do autor correspondente Dr. Elledge.

Descrevendo o PICASSO, o Dr. Barber afirmou: “Imagine que você deseja pintar um quadro em uma tela, no entanto, em vez de pintar tradicionalmente, você mistura todas as suas tintas, pulveriza na tela e também surge a imagem perfeita. Com nossa nova estratégia , você coloca partículas de DNA em locais específicos em uma superfície, e cada proteína saudável de uma combinação irá certamente, depois disso, se automontar em sua sequência de DNA correspondente, como um pacote automatizado de pintura por número. Os microarranjos de proteínas modeladas de DNA resultantes permitem que você para reconhecer rapidamente anticorpos em exemplos científicos que reconhecem quaisquer proteínas saudáveis ​​nas quais você tem interesse. “

A equipe de pesquisa demonstrou que a inovação funciona para reunir inúmeras proteínas diferentes, sugerindo que ela pode ser facilmente adaptada como uma ferramenta de diagnóstico clínico de amplo espectro. O artigo utilizou a técnica para detectar anticorpos que se ligam a proteínas provenientes de microorganismos, incluindo o SARS-CoV-2, do sangue de pessoas em recuperação de COVID-19.

O Dr. Barber afirmou: “Neste trabalho, mostramos a aplicação de PICASSO para pesquisas de proteínas, produzindo um dispositivo que acreditamos poderia ser rapidamente adaptado para diagnósticos médicos. Nosso método de automontagem de proteínas saudáveis ​​também pode ser usado para o desenvolvimento de novos biomateriais, bem como biossensores, simplesmente fixando alvos de DNA a um andaime e também permitindo que proteínas ligadas a Cas9 se liguem. “

O líder do grupo, Dr. Elledge, comentou: “Entre um dos aspectos mais surpreendentes deste trabalho está a demonstração de exatamente como o CRISPR pode ser usado em uma configuração totalmente nova. Anteriormente, o CRISPR era usado principalmente para edição e aprimoramento de genes e a descoberta de DNA ou RNA. PICASSO traz o poder do CRISPR para um novo reino de pesquisas de proteínas saudáveis, e também a estratégia de automontagem molecular que mostramos pode ajudar no desenvolvimento de novos estudos de pesquisa e também dispositivos de análise. “

A Dra. Megan Kenna, Diretora Executiva da Schmidt Science Fellows, disse: “Esta tecnologia moderna tem potencial para ser utilizada como um dispositivo de diagnóstico clínico que poderá, um dia, fornecer aos profissionais médicos um método para estabelecer prontamente o diagnóstico médico e também o melhor programa de terapia para cada cliente específico. “

“Como Karl e o grupo de pesquisa combinaram biologia essencial com engenharia molecular para fazer esta descoberta crucial mostra por que a interdisciplinaridade no coração de nossa Fellowship é tão crucial para o avanço da ciência.”

Referência: “Exibição da biblioteca de peptídeos baseada em CRISPR e auto-montagem de microarranjos programáveis ​​para ensaios quantitativos rápidos de ligação de proteínas” por Karl W. Barber, Ellen Shrock e Stephen J.Elledge, 13 de agosto de 2021,  Molecular Cell .
DOI: 10.1016 / j.molcel.2021.07.027