Dois pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, divulgaram recentemente uma nova técnica que promete revolucionar a chamada pintura miniaturizada baseada em DNA. Essa tecnologia permite a criação de imagens usando sequências nucleotídicas, que são pintadas com substâncias fluorescentes.
A estabilidade do duplex (dupla hélice) do DNA pode ser regulada em laboratório para controlar a quantidade e a localização de sequências complementares imperfeitas. Para isso, são usados os marcadores fluorescentes. Na nova pesquisa, os autores conseguiram criar um duplex que podem gerar até 16 milhões de cores, paleta bem superior à de 256 cores que era utilizada até agora.
O aumento da paleta permite pintar com o DNA e imprimir, com a mesma precisão de uma impressora a laser, qualquer imagem digital em uma superfície 2D em miniatura, com profundidade de cor de 24 bits. Com isso, os cientistas agora conseguem criar verdadeiras obras de arte em laboratório, com 16 milhões de tons e matizes. Veja exemplo abaixo:
Imagem original usada durante o experimento.Fonte: Kekic, T.; Jory, L.
Imagem após o experimento pintada com DNA.Fonte: Kekic, T.; Jory, L.
Usando a hibridização do DNA para criar cores
A programação da hibridização do DNA que permite a criação de genes sintéticos foi usada nesta pesquisa para criar cores. Isso foi feito ligando pequenas cadeias de DNA a moléculas fluorescentes, que se tornaram então marcadores nas cores vermelha, verde ou azul (RGB).
Para estabelecer a intensidade de cada cor, os pesquisadores reduzem a estabilidade da dupla hélice, removendo as bases da cadeia de DNA de posições já pré-definidas ao longo da sequência. A redução da estabilidade dá origem a um tom de cor mais escuro, e o ajuste fino desse equilíbrio permite criar os 256 tons para todos os canais de cores.
Qual a utilidade da pintura miniaturizada de DNA?
Gráfico descritivo do processo de pintura por DNA. Fonte: Kekic & Lietard, Journal of The American Chemical Society
A sintetização das imagens permite que o experimentador controle a localização de qualquer sequência de DNA na superfície escolhida, assim como a cor correspondente também poderá ser atribuído de forma seletiva a um determinado local. Com o uso de scripts de computador dedicados, os autores transformam qualquer imagem digital em uma fotocópia de DNA com cores exatas.
A resolução está atualmente limitada ao padrão XGA (1024 x 768 pixels), mas o processo de reprodução (renderização) é compatível com a resolução 1080p (1920 x 1080 pixels), com a resolução de imagem podendo chegar a 4K. "Essencialmente, a nossa superfície de síntese torna-se uma tela para pintura com moléculas de DNA à escala micrométrica", explica o coautor Jory Lietard.
Entre as várias aplicações possíveis da pintura em DNA, os novos sinais de fluorescência com resolução maior conseguem assinalar, com mais precisão, processos que ocorrem dentro do corpo humano. Isso leva a uma compreensão mais exata da anatomia celular e à detecção precoce de doenças graves, como o câncer.
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