Fruto de projeto financiado pelo governo dos Estados Unidos, descoberta é
considerada uma grande reviravolta médica
O motivo pelo qual doenças complexas como diabetes, hipertensão arterial e
transtornos psiquiátricos são difíceis de prever e, muitas vezes, de tratar, é
um dos muitos mistérios da biologia humana. Outra dúvida igualmente intrigante
diz respeito a por que, no caso de irmãos gêmeos idênticos, enquanto um deles
tem uma doença como câncer ou depressão, o outro permanece perfeitamente
saudável.
Agora, os cientistas descobriram uma pista fundamental para
desvendar esses enigmas. O genoma humano é carregado de pelo menos quatro
milhões de controladores genéticos que residem em pedaços de DNA que costumavam
ser considerados "lixo", mas que, pelo que parece, têm um papel crítico em
controlar o modo como as células, órgãos e outros tecidos se comportam. A
descoberta, considerada uma grande reviravolta médica e científica, tem
implicações cruciais para a saúde humana, porque muitas doenças complexas
parecem ser causadas por alterações minúsculas em centenas de controladores
genéticos.
As descobertas são fruto de um imenso projeto financiado pelo
Governo dos Estados Unidos, que envolveu 440 cientistas de 32 laboratórios do
mundo inteiro. Ele terá implicações imediatas sobre a nossa compreensão de como
as alterações de partes do DNA que não são genes contribuem para a incidência de
doenças humanas, o que pode, por sua vez, ajudar a desenvolver novos
medicamentos. Eles também podem ajudar a explicar como o ambiente afeta o risco
de doenças. No caso de gêmeos idênticos, pequenas mudanças na exposição ao
ambiente podem alterar ligeiramente os controladores dos genes, de tal forma que
um dos gêmeos desenvolva uma doença e o outro, não.
Ao mergulharem no
"lixo" – partes de DNA que não são genes de verdade e que contêm instruções para
a produção de proteínas –, os cientistas descobriram um sistema complexo que
controla os genes. Pelo menos 80 por cento desse DNA são ativos e necessários.
O resultado da pesquisa é um mapa comentado de boa parte desse DNA,
descrevendo o que ele faz e como. Ele inclui o sistema de controladores que,
funcionando como dimmers, controlam quais genes são utilizados em uma célula e
quando eles são utilizados, determinando, por exemplo, se uma célula se torna
uma célula hepática ou um neurônio.
"É como o Google Maps", diz Eric
Lander, presidente do Instituto Broad, que se originou de uma parceria entre a
Universidade Harvard e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Em
contrapartida, Lander afirma que seu predecessor, o Projeto Genoma Humano, que
mapeou toda a sequência do DNA humano, "foi como tirar uma foto da Terra vista
do espaço", disse ele. "Ele não diz onde estão as estradas, não diz como está o
trânsito em determinada hora do dia, não diz onde estão os bons restaurantes,
nem os hospitais, as cidades e os rios".
Lander, que não participou da
pesquisa (mas que trabalhou no Projeto do Genoma Humano) considera os novos
resultados um "recurso impressionante". "Minha cabeça quase que explode com
tantos dados."
As descobertas foram divulgadas recentemente em uma série
de artigos científicos publicados pela revista Nature e em 24 artigos nos
periódicos Genome Research e Genome Biology. O Journal of Biological Chemistry
também está para publicar seis artigos comentando a descoberta, e a revista
Science anunciou que publicará outra matéria.
"O DNA humano é muito mais
ativo do que esperávamos, e há muito mais coisas acontecendo do que
esperávamos", diz Ewan Birney, do Laboratório Europeu de Biologia Molecular do
Instituto Europeu de Bioinformática, um dos pesquisadores que lideram o projeto.
Em um dos artigos publicados na revista Nature sobre o tema, os
pesquisadores ligaram os controladores genéticos a uma série de doenças humanas
– esclerose múltipla, lúpus, artrite reumática, doença de Crohn, doença celíaca
– e até a traços físicos, como altura. Em pesquisas de grande porte realizadas
ao longo da última década, os cientistas descobriram que pequenas alterações nas
sequências do DNA humano aumentam o risco de uma pessoa desenvolver essas
doenças. Mas essas mudanças estavam no que se entendia como "lixo", agora
chamado de matéria negra – não eram mudanças nos genes – e seu significado não
estava claro. A nova análise revela que uma boa quantidade dessas mudanças
altera os controladores genéticos e é muito significativa.
"A maioria
das mudanças que afetam as doenças não reside nos genes em si; reside nos
controladores", observa Michael Snyder, pesquisador da Universidade Stanford que
trabalha no projeto ENCODE, ou Enciclopédia de Elementos do DNA, na sigla em
inglês.
E isso, comenta Bradley Bernstein, pesquisador do ENCODE no
Hospital Geral de Massachusetts, "é algo realmente importante". "Acho que
ninguém previu que as coisas seriam assim", acrescentou.
O sistema,
porém, é extremamente complexo e superabundante. Apenas saber que existem tantos
controladores já é incompreensível por si só, disse Bernstein.
Também
existe uma espécie de sistema de fiação de DNA tão intrincado que se torna
praticamente incompreensível.
"É como abrir um armário de fiação e
encontrar um emaranhado de cabos", diz Mark Gerstein, pesquisador do ENCODE que
atua na Universidade Yale. "Nós tentamos desenrolar esse emaranhado e torná-lo
interpretável."
Existe outro tipo de emaranhado: a complexa estrutura
tridimensional do DNA. O DNA humano é uma fita tão longa – cerca de três metros
de DNA que recheiam o microscópico núcleo de uma célula – que cabe nele somente
porque fica bem enrolada em torno de si própria. Quando observavam a estrutura
tridimensional – um emaranhado – os pesquisadores do ENCODE descobriram que
pequenos segmentos de "matéria escura genética" frequentemente ficam muito
próximos dos genes que eles controlam. No passado, quando eles analisaram apenas
a extensão do DNA já "desenrolada", essas regiões de controle pareceram estar
muito longe dos genes que elas afetam.
O projeto começou em 2003, quando
os pesquisadores começaram a se dar conta do quão pouco sabiam sobre o DNA
humano. Nos últimos anos, alguns começaram a encontrar controladores nos 99 por
cento do DNA humano que não são genes, mas eles não conseguiram caracterizar ou
explicar plenamente o que grande maioria dessa "matéria escura" fazia.
Antes do início do projeto, disse Thomas Gingeras, pesquisador do ENCODE
que atua no Laboratório Cold Spring Harbor, achava-se que apenas 5 a 10 por
cento do DNA de um ser humano realmente eram usados.
A grande surpresa
foi não só que quase todo o DNA é usado, mas também que uma grande parte dele é
composta por controladores de genes. Antes do ENCODE, disse o Dr. John
Stamatoyannopoulos, cientista da Universidade de Washington que participou do
projeto, "acho que ninguém acreditaria se alguém dissesse que metade do genoma,
e talvez até mais do que isso, transmite instruções para ligar e desligar
genes".
Quando o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, que
integra os Institutos Nacionais de Saúde, embarcou no ENCODE, grandes avanços no
sequenciamento de DNA e na biologia computacional já haviam tornado possível
vislumbrar uma compreensão da matéria escura do DNA humano.
Mesmo assim,
a análise dos dados se revelou impressionante – os pesquisadores geraram 15
trilhões de bytes de dados brutos. Analisar os dados demandou o equivalente a
mais de 300 anos de atividade de um computador.
Organizar os
pesquisadores e coordenar o trabalho foi, por si só, um grande empreendimento.
Gerstein, um dos líderes do projeto, produziu um diagrama com as ligações dos
pesquisadores entre si. Ele parece quase tão complicado quanto o esquema de
ligações entre os controladores do DNA humano. Agora parte do trabalho está
concluída, e centenas de pesquisadores escreveram artigos com base no estudo.
"Uma esquadrilha de artigos vem por aí, literalmente", anunciou
Gerstein.
Contudo, acrescentou ele, ainda é preciso pesquisar mais – há
partes do genoma que ainda não foram compreendidas.
Isso, porém, fica
para a próxima etapa do ENCODE.
Fonte The New York Times News Service
Por Zero Hora
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