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Como você pode rastrear uma única célula doente em um cérebro intacto ou em um coração humano? A busca se assemelha a procurar uma agulha no palheiro. As equipes de Ali Ertürk em Helmholtz Munich e LMU Munich e Matthias Mann no Max Planck Institute of Biochemistry em Martinsried perto de Munich já desenvolveram uma nova tecnologia chamada DISCO-MS que resolve o problema. O DISCO-MS usa tecnologia de robótica para obter dados proteômicos de células ‘doentes’ identificadas com precisão no início da doença.
A maioria das doenças é inicialmente assintomática e as pessoas afetadas geralmente ainda se sentem bem – os sintomas ainda não estão presentes ou ainda são leves demais para serem percebidos. No entanto, uma mudança já aconteceu dentro do corpo: um vírus pode ter começado a se replicar ou uma célula desonesta pode ter se dividido com mais frequência do que deveria. Mas como essas mudanças podem ser percebidas?
Os pesquisadores enfrentam um dilema semelhante quando estudam o desenvolvimento inicial de doenças. Mesmo quando trabalham com modelos animais, os cientistas raramente conseguem identificar os pequenos locais de início da doença ou caracterizar as mudanças moleculares exatas que impulsionam a progressão da doença.
Com o desenvolvimento do DISCO-MS pelas equipes de pesquisa de Ertürk e Mann na Alemanha, essa tarefa se tornou muito mais fácil. O DISCO-MS combina métodos para tornar os tecidos de ratos e humanos transparentes com as mais recentes tecnologias de robótica e proteômica para determinar sua composição molecular.
DISCO-MS: Transparência para detectar alterações moleculares precoces
O DISCO-MS começa com a chamada limpeza de tecido DISCO, que torna o corpo do camundongo ou os órgãos humanos transparentes – tornando-os acessíveis à geração de imagens. Assim, as células marcadas com fluorescência podem ser prontamente identificadas em tecidos intactos de locais específicos usando microscopia tridimensional de alta resolução.
Uma vez identificadas as regiões de interesse, elas são isoladas por meio de uma nova tecnologia de robótica chamada DISCO-bot, desenvolvida pelo engenheiro mecânico Furkan Öztürk, Ph.D. estudante no laboratório de Ertürk. Os tecidos extraídos assistidos por robôs são processados para sua análise de proteoma usando métodos avançados de espectrometria de massa (MS) desenvolvidos por Andreas-David Brunner, um ex-Ph.D. estudante no laboratório de Mann. Esta abordagem de alta tecnologia permite a caracterização molecular completa de qualquer região de tecido desejada identificada em 3D em corpos inteiros de camundongos ou órgãos humanos.
A detecção precoce pega as doenças
Para mostrar o poder do método, o primeiro autor Harsharan Singh Bhatia e seus colegas aplicaram o DISCO-MS ao modelo de camundongo com doença de Alzheimer (AD) e às placas ateroscleróticas (endurecimento patológico e estreitamento dos vasos sanguíneos) no coração humano. Nas amostras de tecido do modelo de DA, a equipe aplicou inteligência artificial (IA) para identificar as placas típicas de DA nos estágios iniciais da doença, difíceis de detectar por qualquer outro método. As análises proteômicas subsequentes das placas forneceram um estudo imparcial e em grande escala das proteínas afetadas na DA, revelando novos atores moleculares que poderiam ser biomarcadores para a doença de Alzheimer.
No coração humano, os pesquisadores estavam interessados na composição dos tecidos ao redor das placas ateroscleróticas, que eram rapidamente visíveis após a limpeza do tecido. A detecção de IA e a extração robótica dos tecidos permitiram novamente a identificação de vias moleculares desreguladas em células cardíacas humanas relacionadas a placas aórticas. Esses resultados são achados importantes, pois formam a base para possíveis alvos terapêuticos.
O DISCO-MS é a primeira tecnologia de ômica espacial em volumes 3D intactos e acelera o estudo de doenças complicadas, desde câncer até distúrbios metabólicos. Como o DISCO-MS trabalha com tecidos pré-clínicos e clínicos, permite o estudo de doenças em seus estágios iniciais e, posteriormente, o desenvolvimento de novas terapêuticas potenciais.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Helmholtz Munique. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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