Não é só o DNA, também herdamos memórias dos pais!

Resumo:

Ao contrário do nosso genoma, nosso epigenoma muda com o passar da nossa vida e pode ser influenciado por fatores como o ambiente, modo de vida, idade e até estado de saúde. Novas pesquisas mostraram que informações epigenéticas podem ser herdadas pelos filhos, nos levando a outras formas potenciais de tratar doenças hereditárias.

Segunda mão genética

Sabemos bastante sobre como traços genéticos são passados de uma geração para a outra. É simples para compreender. Algumas características, como a cor do cabelo ou suscetibilidade a certas doenças, são passadas de pai para filho de novo e de novo. No entanto, nos últimos anos, cientistas descobriram que não herdamos só as informações genéticas dos nossos pais — também podemos herdar informações epigenéticas através da memória epigenética das células.

Nosso epigenoma influencia quais dos nossos genes se expressam e de que forma. Essas modificações no DNA do organismo não mudam a própria sequência de DNA, e ao contrário do nosso genoma, que é codificado em nós desde o nascimento, nosso epigenoma muda com o passar dos anos e pode ser influenciado por fatores como o ambiente, modo de vida, idade e até mesmo estado de saúde.

Anteriormente, os cientistas pressupunham que as mudanças no epigenoma de uma pessoa graças a esses fatores externos morriam com ela, mas pesquisas recentes mostram que esse não é o caso. Informações epigenéticas podem ser passadas adiante para os filhos.

“A habilidade de mamíferos de passar informações epigenéticas aos seus descendentes fornece evidências claras de que a herança genética não é restrita à sequência do DNA, e a epigenética tem um papel chave na produção de descendentes viáveis,” escrevem os biólogos Zoë Migicovsky e Igor Kovalchuk em um estudo de 2011 publicado na revista Frontiers in Genetics.

Modificando desfechos?

Pesquisadores têm tentado entender melhor essa memória epigenética, e têm feito progressos notáveis nesse sentido.

Em 2014, cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Cruz provaram que uma marca epigenética poderia ser passada através de gerações, e em 2016 pesquisadores da Universidade de Tel Aviv alegaram estar próximos de entender os mecanismos que permitem a ocorrência da herança epigenética.

Em abril de 2017, pesquisadores da Organização de Biologia Molecular Europeia (EMBO) na Espanha publicaram um estudo na revista Science demonstrando como memórias epigenéticas de mudanças ambientais podem ser passadas a 14 gerações de vaga-lumes.

Enquanto a habilidade do ambiente de afetar o desenvolvimento de certos genes é notável por conta própria, ainda mais notável é que talvez poderemos usar esse conhecimento na luta contra certas doenças induzidas geneticamente ou ligadas ao código genético.

Acredita-se que o Alzheimer é causado tanto por fatores genéticos quanto ambientais, e o câncer também poderia ter causas epigenéticas. Desordens neuropsiquiátricas, imunológicas e de retardo mental também são áreas viáveis para estudos em epigenética.

Compreender como o ambiente pode afetar a saúde não só de um indivíduo como também, potencialmente, seus filhos, poderia ter um impacto duradouro na saúde e na prevenção de doenças.

Estamos vivendo em tempos em que técnicas de manipulação genética estão melhores do que nunca, graças a métodos de sequenciamento da nova geração e técnicas de edição de genes como o CRISPR-Cas9. Combinados a esse novo conhecimento de como certas memórias epigenéticas podem ser passadas, poderíamos encontrar formas de editar fora quaisquer fatores epigenéticos que possam impactar múltiplas gerações negativamente.

Seja através da manipulação genética ou alguma outra forma de tratamento, nosso conhecimento de como a memória epigenética funciona pode mudar como lidamos com doenças hereditárias. No mínimo, saber que nosso ambiente e modo de vida podem ser herdados poderia levar a tomadas de decisão mais saudáveis em nossas vidas pelas gerações futuras.

Líderes da tecnologia afirmam que você poderá armazenar dados em seu DNA nos próximos 10 anos

Resumo:

  • Executivos da Microsoft anunciaram planos de ter um sistema de armazenamento de dados por DNA operando nos próximos 10 anos.
  • O armazenamento de dados no DNA poderia ser nossa solução mais viável frente à crescente demanda de uma população que aumenta tanto em tamanho quanto em engajamento tecnológico.

Dados e o DNA

Executivos da Microsoft revelaram que pretendem ter um sistema de armazenamento no DNA “proto-comercial” disponível em 3 anos e esperam ter um modelo operante em uma década. O dispostivo que pode vir a surgir teria o tamanho de uma impressora da Xerox dos anos 70.

O sistema atual da Microsoft opera primeiro convertendo dados binários (zero e um) às moléculas ATCG que compõem o DNA, com marcadores que mostram como a cópia original de dados foi composta. Essas sequências são então sintetizadas ao DNA de fato, e anexadas a outras sequências criadas.

Para extrair e acessar os arquivos, uma reação em cadeia de polimerase é usada para selecionar as sequências apropriadas. Estas são então lidas, e as moléculas de ATCG são transformadas de volta em dados. Tanto os estudos da Microsoft quanto um experimento parecido executado pelos membros da Erlich Lab, Dina Zielinski e Yaniv Erlich (que também previu que armazenamento em DNA seria aplicável em uma década), mostram que o conteúdo extraído estava livre de erros.

Embora o processo tenha sido melhorado, o custo e tempo necessários para o procedimento estão impedindo que o desenvolvimento continue. O processo químico usado para fabricar fios de DNA é tanto trabalhoso quanto caro: as 13.448.372 peças únicas de DNA usadas no estudo da Microsoft custariam US$ 800.000 (R$ 2,61 bilhões) no mercado aberto. A pesquisa — embora quebre recordes em quantidade — “não mostrou progresso algum no alcance da meta” de aumentar a velocidade ou reduzir os custos, Elrich informa em uma entrevista com a MIT Technology Review.

O próprio Elrich propôs uma nova modificação para encarar o problema: substituir o processo demorado — criado há 40 anos — utilizado atualmente para fabricar DNA por outro que usa enzimas, assim como nossos corpos fazem.

Solução biotecnológica para um problema tecnológico

Embora estes obstáculos precisem ser superados, o armazenamento de dados no DNA poderia ser a solução para um mundo que precisa de mais e mais dados armazenados de forma mais e mais compacta. Victor Zhirnov, cientista-chefe da Corporação de Pesquisas de Semicondutores, disse à MIT Technology Review: “esforços para encolher a memória dos computadores estão chegando a limites físicos,” enquanto Louis Ceze, professor-sócio da Universidade de Washington, disse em um vídeo da Microsoft que “estamos armazenando muitos dados, e as tecnologias de armazenamento atuais não estão acompanhando.”

O DNA oferece uma solução para este problema e uma possível revolução mundial de dados, por conta de três de suas propriedades: densidade, longevidade e relevância contínua.

“O DNA é a forma mais densa de armazenamento conhecida no universo, baseando-se nas leis da Física,” Zhirnov diz na entrevista. Algumas das estatísticas que cientistas citam são inconcebíveis: todos os filmes feitos até hoje caberiam em um volume de DNA menor que um cubo de açúcar; toda a internet acessível, estimada a ter um quintilhão de bytes, preencheria nada além de uma caixa de sapatos; e todos os seus dados poderiam ser armazenados em uma gota de DNA.

A longevidade continua sendo um fator relativamente controverso. Embora muitos experts de armazenamento em fita (que a Microsoft na verdade gostaria de tornar obsoleto) permaneçam céticos, as equipes que conduzem este estudo garantem que o DNA é milhares de vezes mais durável que um dispositivo de silício, e citam o exemplo de DNA ter sido extraído de restos remotos.

Por fim, pela plataforma ser a mesma que a da nossa composição biológica, os cientistas da Microsoft afirmam que o DNA não estará sujeito às tendências de transição através dos tempos. Elrich diz em uma entrevista com o Researchgate: “é improvável que a humanidade perca a habilidade de ler estas moléculas. Caso aconteça, teremos um problema muito maior que o armazenamento de dados.”

Ao passo que a população mundial cresce e se torna cada vez mais dependente da tecnologia que não para de avançar, produzimos mais e mais dados, cujos quais precisam todos ser armazenados de forma segura. O armazenamento de dados no DNA poderia ser a solução que permitiria que a marcha do Big Data (que foi recentemente estimado como mais valioso que petróleo) prossiga sem impedimentos.

Traduzido por Cláudio Ribeiro do site Futurism.