Aplicações do Sequenciamento de DNA

Que o sequenciamento de DNA é utilizado amplamente para a identificação de micro-organismos, isso já sabemos, não é? Sabemos também que foi o sequenciamento de bilhões de bases nitrogenadas que permitiu que o Projeto Genoma Humano fosse precursor de muitos estudos, e uma mudança sem volta na forma como pensamos a origem de doenças e seus tratamentos. Hoje, as aplicações do sequenciamento de DNA estão em todas as áreas do conhecimento: na biologia, na medicina, na nutrição e na biotecnologia.

Falei em um artigo anterior sobre a importância do sequenciamento de DNA para a ciência moderna, e expliquei as vantagens e desvantagens das plataformas de sequenciamento de DNA, os elevados custos para aplicação de algumas tecnologias e a diminuição do valor das análises com o passar do tempo, além da evolução do conhecimento para atender às descobertas de doenças cada dia mais complexas.

Mas você conhece outras aplicações do sequenciamento de DNA? Veja estas:

1. Monitoramento ambiental

Você sabe qual é a importância de se conhecer o microbioma que nos cerca? Sabe por que devemos nos preocupar com quais são as bactérias e vírus que estão circulando na nossa cidade, na nossa casa ou no nosso carro?

Com o uso de swabs, é possível recolher uma amostra dos micro-organismos presentes em aparelhos eletrônicos, cadeiras, corrimões, porta de banheiros, torneiras, maçanetas do carro, mãos… enfim, qualquer superfície que possa acolher um microbioma.

Com apenas uma pequena amostra, é possível aplicar o sequenciamento de DNA e conhecer todos os micro-organismos que estavam presentes no momento da coleta. Dessa forma, conhecendo o microbioma, é possível a tomada de decisão em caso de contaminações microbiológicas, ou mesmo para o monitoramento de um ambiente que precisa estar limpo e livre de contaminações, como por exemplo, um hospital.

2. Validação de matérias-primas e insumos

Se você é responsável pelo controle de qualidade de alguma indústria de alimentos ou medicamentos, com certeza lida diariamente com a cobrança de que as matérias-primas e os insumos utilizados no processo de produção sejam adequados aos parâmetros microbiológicos exigidos pelas legislações vigentes. Isso é fundamental para que não aconteça uma contaminação de produto final, uma contaminação cruzada ao longo do processo, ou ainda, que comprometa a segurança dos alimentos.

Com o sequenciamento de DNA é possível identificar todos os microrganismos presentes nas cadeias produtivas, além de rastrear os micro-organismos encontrados, saber onde estão os repositórios e como estão se espalhando na indústria, para que se possa fazer o controle adequado, caso se trate de bactérias deteriorantes ou patogênicas, por exemplo.

Veja aqui um case de sucesso em que se usa o sequenciamento de DNA para validação de matérias-primas.

3. Análise de fezes

A microbiota intestinal ainda é pouco estudada, porém, atualmente, com o sequenciamento de DNA, pôde-se conhecer melhor a complexa microbiota que é responsável pela manutenção de algumas funções fisiológicas.

Com a análise de fezes, através do sequenciamento, é possível conhecer os hábitos e a saúde das pessoas, medir a eficiência do uso de antibióticos, fazer uma otimização e avaliação da eficácia de tratamentos probióticos e pré-bióticos, conhecer os microrganismos patogênicos presentes na flora intestinal, além de fomentar estudos para diagnóstico e tratamento de doenças.

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4. Fraude em alimentos

Há pouco tempo atrás fomos noticiados de que mais um caso de fraude em alimentos tinha sido descoberto e a repercussão atingia grande parte da população, pois basta ser um consumidor que faz compras no supermercado, para sermos alvos de enganações na composição de alimentos. Também houve um grande escândalo revelando a presença de carne de cavalo em produtos na Europa, em outro caso, DNA de porco foi encontrado em grande parte dos produtos identificados como bovino. E os exemplos não parariam por aí…

Mas o que o sequenciamento de DNA tem a ver com isso? A identificação de segmentos específicos de DNA presentes nos alimentos pode indicar claramente a composição do mesmo. O DNA dos alimentos, sequenciado em plataformas de alto desempenho (NGS), revela os ingredientes animais ou vegetais que o compõe e auxilia no rastreamento de possíveis fraudes e adulterações.

5. Validação da higienização

Como saber se determinado recipiente, que vai receber um produto ou alimento seguro, está realmente limpo e desinfectado? Através de análises de sequenciamento de DNA!

Para esta aplicação, é feita uma coleta com swab do microbioma presente no recipiente. Após a coleta, é extraído o DNA dos micro-organismos presos no algodão do swab. Os micro-organismos têm seu material genético sequenciado, e são identificados a nível de espécie para saber se eles poderiam ou não estar presentes, ou se ocasionariam prejuízos para o controle de qualidade e até mesmo contaminação do produto entregue ao consumidor final.

Veja este case de validação de higienização por sequenciamento de DNA.

6. Descobrimento de bactéria no espaço

Em Agosto de 2016, a cientista e astronauta da NASA, Kate Rubins, realizou o primeiro experimento de sequenciamento de DNA no espaço, a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). Isso significa que qualquer forma de vida encontrada em um ambiente de microgravidade (como a ISS) pode rapidamente ser identificado.

Esta tecnologia também permite a avaliação do próprio DNA dos tripulantes, a fim de acompanhar as possíveis alterações no código genético decorrentes do longo tempo na ISS. Outra aplicação é a avaliação da qualidade microbiológica da água da ISS, já que 85% da água ingerida pelos astronautas é reciclada a partir do suor, urina e condensação.

A tecnologia utilizada foi o sequenciador portátil, chamado de MinION, que transmite uma corrente positiva através de nanoporos dentro do aparelho enquanto uma solução com o DNA a ser sequenciado passa por ela. As moléculas de DNA bloqueiam a corrente que passa pelos nanoporos de uma maneira específica, permitindo que seja identificada a sequência.

7. Análise de microbioma de plantas

As plantas são hospedeiras de grande diversidade de bactérias, que constituem o seu microbioma. A maioria das bactérias é simbiótica, recebendo substâncias nutritivas e fornecendo nutrientes do solo, ou liberando substâncias que atuam na defesa das plantas.

O desafio para os cientistas é identificar os micro-organismos que possam ser úteis para desenvolvimento de tecnologias a serem incorporadas nos sistemas de produção. E é aqui que temos mais uma aplicação do sequenciamento de DNA!

Além da identificação dos micro-organismos da microbiota envolvida, os cientistas também utilizam o sequenciamento do genomas das bactérias, para conhecer os conjuntos de genes para a produção de compostos peptídicos antimicrobianos, conhecidos como bacteriocinas.

Para finalizar, um bônus de mais uma aplicação do sequenciamento de DNA!

Veja neste artigo como o sequenciamento de DNA é utilizado para auxiliar as equipes do SCIH/CCIH no controle de IRAS (Infecções Relacionadas à Assistência à Saúde – IRAS)!

Se você conhece outras aplicações interessantes do sequenciamento de DNA, deixe aqui nos comentários!


Sobre a autora:

Denise Faccin é bióloga, mestre em biologia vegetal e atualmente é responsável pelo Inbound Marketing da área de alimentos da Neoprospecta.