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Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Viena desenvolveu uma nova versão de blocos de construção de RNA com maior reatividade química e fotossensibilidade, reduzindo significativamente o tempo de produção de chips de RNA. (Conceito do artista.) Crédito: SciTechDaily.com
Cientistas alcançam avanço: síntese química de alta densidade ARN microarrays agora mais rápidos e eficientes.
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Viena desenvolveu blocos de construção de RNA avançados, dobrando a velocidade de síntese e melhorando a eficiência em sete vezes. Esta inovação aborda os desafios na produção de microarrays de RNA e aprimora as aplicações em biotecnologia e diagnósticos médicos, incluindo a identificação de novos aptâmeros de RNA.
Avanços nos blocos de construção do RNA
Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Viena conseguiu desenvolver uma nova versão de blocos de construção de RNA com maior reatividade química e fotossensibilidade. Isso pode reduzir significativamente o tempo de produção de chips de RNA usados em pesquisas biotecnológicas e médicas. A síntese química desses chips agora é duas vezes mais rápida e sete vezes mais eficiente. Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente no prestigiado periódico Avanços da Ciência.
O surgimento e a aprovação de produtos médicos baseados em RNA, como as vacinas de mRNA durante a COVID 19 pandemia, trouxe a molécula de RNA aos olhos do público. O RNA (ribonucleico ácido) é um polímero portador de informação – um composto químico constituído por subunidades semelhantes – mas com uma diversidade estrutural e funcional muito maior do que ADN.
Cerca de 40 anos atrás, um método foi desenvolvido para a síntese química de DNA e RNA, no qual qualquer sequência pode ser montada a partir de blocos de construção de DNA ou RNA usando química de fosforamidita. A montagem de uma cadeia de ácido nucleico é realizada passo a passo usando esses blocos de construção químicos especiais (fosforamiditas). Cada bloco de construção carrega 'grupos de proteção' químicos que previnem reações indesejadas e garantem a formação de um elo natural na cadeia de ácido nucleico.
Um microchip de RNA de alta densidade e tamanho real tem aproximadamente o tamanho de uma unha e pode conter até 780.000 sequências de RNA únicas, cada uma ocupando uma área de ~14 x 14 μm². A presença e a qualidade do RNA podem ser verificadas por meio da adição de uma fita de DNA complementar com uma etiqueta fluorescente verde. Crédito: Tadika Kekić
Superando desafios na produção de microarrays de RNA
Este método químico também é usado na produção de microchips (microarrays), onde milhões de sequências únicas podem ser sintetizadas e analisadas simultaneamente em uma superfície sólida do tamanho de uma unha. Embora os microarrays de DNA já sejam amplamente usados, adaptar a tecnologia aos microarrays de RNA provou ser difícil devido à menor estabilidade do RNA.
Em 2018, a Universidade de Viena demonstrou como chips de RNA de alta densidade podem ser produzidos por meio de fotolitografia: ao posicionar precisamente um feixe de luz, áreas na superfície podem ser preparadas para a fixação do próximo bloco de construção por meio de uma reação fotoquímica. Embora este primeiro relatório tenha sido o primeiro do mundo e permaneça inigualável, o método sofreu com longos tempos de produção, baixos rendimentos e baixa estabilidade. Esta abordagem agora foi muito melhorada.
Desenvolvimento de uma nova geração de blocos de construção de RNA
Uma equipe do Instituto de Química Inorgânica da Universidade de Viena, em colaboração com o Instituto Max Mousseron de Biomoléculas da Universidade de Montpellier (França), desenvolveu agora uma nova versão de blocos de construção de RNA com maior reatividade química e fotossensibilidade. Esse avanço reduz significativamente o tempo de produção de chips de RNA, tornando a síntese duas vezes mais rápida e sete vezes mais eficiente. Os inovadores chips de RNA podem ser usados para rastrear milhões de RNAs candidatos para sequências valiosas para uma ampla gama de aplicações.
“Fazer microarrays de RNA contendo moléculas de RNA funcionais estava simplesmente fora de alcance com nossa configuração anterior, mas agora é uma realidade com este processo aprimorado usando o grupo protetor propioniloximetil (PrOM)”, diz Jory Lietard, professor assistente no Instituto de Química Inorgânica.
Aplicações práticas e benefícios de chips de RNA aprimorados
Como uma aplicação direta desses chips de RNA aprimorados, a publicação apresenta um estudo de aptâmeros de RNA, pequenos oligonucleotídeos que se ligam especificamente a uma molécula alvo. Dois aptâmeros “light-up” que produzem fluorescência ao se ligarem a um corante foram escolhidos e milhares de variantes desses aptâmeros foram sintetizadas no chip. Um único experimento de ligação é suficiente para obter dados sobre todas as variantes simultaneamente, o que abre caminho para a identificação de aptâmeros aprimorados com melhores propriedades diagnósticas.
“Chips de RNA de alta qualidade podem ser especialmente valiosos no campo de rápido crescimento de diagnósticos moleculares não invasivos. Aptâmeros de RNA novos e aprimorados são criticamente procurados, como aqueles que podem rastrear níveis hormonais em tempo real ou monitorar outros marcadores biológicos diretamente do suor ou saliva”, diz Tadija Kekić, candidata a PhD no grupo de Jory Lietard.
Referência: “Síntese fotolitográfica acelerada e de alta qualidade de microarrays de RNA in situ” 31 de julho de 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6762
Este trabalho foi apoiado financeiramente por uma doação conjunta da Agence Nationale pour la Recherche/Austrian Science Fund (FWF International Program I4923).