Cientistas capturam imagens impressionantes em tempo real de danos e reparos no DNA

O DNA em nossas células enfrenta danos contínuos causados ​​pela luz solar, produtos químicos, radiação e até mesmo pelos processos normais que mantêm o corpo funcionando. A maior parte desses danos é corrigida muito rapidamente. Quando estas reparações falham, os erros resultantes podem desempenhar um papel no envelhecimento, no cancro e em várias outras doenças.

Durante anos, os pesquisadores lutaram para observar diretamente esses eventos de reparo à medida que ocorriam. Muitas abordagens tradicionais exigiam matar e preservar células em diferentes momentos, produzindo apenas instantâneos isolados em vez de uma visão contínua.

Um novo sensor de danos ao DNA para células vivas

Cientistas da Universidade de Utrecht introduziram agora um sensor que muda esta situação. Sua ferramenta permite que os pesquisadores observem o aparecimento e desaparecimento de danos dentro de células vivas e também dentro de organismos vivos. Segundo o estudo publicado na Nature Communications, essa capacidade abre caminho para experimentos que antes estavam fora de alcance.

O pesquisador principal, Tuncay Baubec, descreve a abordagem como um método para olhar dentro de uma célula “sem interromper a célula”. Ele observa que ferramentas comuns, como anticorpos e nanocorpos, muitas vezes se ligam com muita força ao DNA, o que pode interferir nos próprios sistemas de reparo da célula.

“Nosso sensor é diferente”, diz ele. “É construído a partir de partes retiradas de uma proteína natural que a célula já utiliza. Ele entra e sai sozinho do local do dano, então o que vemos é o comportamento genuíno da célula”.

Como funciona o sensor fluorescente

O sistema depende de uma etiqueta fluorescente ligada a um pequeno domínio retirado de uma das próprias proteínas da célula. Este domínio reconhece brevemente um marcador que aparece apenas no DNA danificado. Como a interação é suave e reversível, o sensor destaca a região afetada enquanto deixa intacto o trabalho de reparo da célula.

O biólogo Richard Cardoso Da Silva, que ajudou a projetar e avaliar a ferramenta, relembra o momento em que reconheceu seu potencial. “Eu estava testando alguns medicamentos e vi o sensor acender exatamente onde os anticorpos comerciais acendiam”, diz ele. “Foi nesse momento que pensei: isso vai funcionar”.

Uma visão contínua do reparo do DNA

O contraste com os métodos mais antigos é impressionante. Em vez de realizar muitos experimentos separados para capturar momentos diferentes, os pesquisadores agora podem assistir a toda a sequência de reparo como um único filme contínuo. Eles podem rastrear quando o dano aparece, observar a rapidez com que as proteínas de reparo chegam e ver quando a célula resolve o problema. “Você obtém mais dados, maior resolução e, principalmente, uma imagem mais realista do que realmente acontece dentro de uma célula viva”, diz Cardoso Da Silva.

A equipe de pesquisa também testou o sensor fora da antena do laboratório. Colaboradores da Universidade de Utrecht usaram a ferramenta no verme C. elegans, um organismo modelo amplamente utilizado. O sensor teve um desempenho igualmente bom e revelou quebras programadas no DNA que ocorrem durante o desenvolvimento do verme. Para Baubec, esta manifestação foi essencial. “Isso mostrou que a ferramenta não serve apenas para células de laboratório. Ela também pode ser usada em organismos vivos reais.”

As aplicações potenciais vão além da observação da ocorrência de reparos. O domínio proteico do sensor pode ser conectado a outros componentes moleculares, permitindo aos cientistas mapear os locais dos danos no DNA em todo o genoma ou determinar quais proteínas se reúnem em torno de uma região danificada. Os pesquisadores também podem reposicionar o DNA danificado dentro do núcleo para testar como sua localização influencia o reparo. “Dependendo da sua criatividade e da sua dúvida, você pode utilizar essa ferramenta de diversas maneiras”, afirma Cardoso Da Silva.

Melhores ferramentas para pesquisa médica e de medicamentos

Embora o sensor não seja um tratamento, ele poderia melhorar significativamente a pesquisa médica. Muitas terapias contra o câncer funcionam infligindo danos deliberados ao DNA nas células tumorais, e o desenvolvimento inicial de medicamentos geralmente requer medições precisas de quanto dano um composto cria.

“Neste momento, os investigadores clínicos utilizam frequentemente anticorpos para avaliar isto”, diz Baubec. “Nossa ferramenta poderia tornar esses testes mais baratos, mais rápidos e mais precisos”. A equipe também vê usos potenciais em ambientes clínicos, como o estudo do envelhecimento natural ou a detecção da exposição à radiação ou outros fatores mutagênicos.

A inovação já desperta interesse. Vários laboratórios contataram a equipe antes da publicação, ansiosos para usar o sensor em seus próprios estudos de reparo. Para dar suporte a essa demanda, os pesquisadores disponibilizaram a ferramenta sem restrições. Baubec observa: “Tudo está online. Os cientistas podem usá-lo imediatamente”.