A importância do sequenciamento de DNA
Desde o descobrimento da sua estrutura química, em 1953, o DNA é uma das moléculas mais estudadas do mundo. Devido o importante papel do DNA para os seres vivos, o conhecimento sobre o sequenciamento de DNA pode ser útil em praticamente qualquer área da biologia como: estudos evolutivos e filogenéticos, busca da base genética de doenças, clonagem gênica e reprodução.
Na medicina o sequenciamento de DNA pode ser útil para identificar, diagnosticar e desenvolver tratamentos para doenças genéticas. Em pesquisas envolvendo patógenos, o sequenciamento pode levar a tratamentos para doenças contagiosas.
A biotecnologia pode utilizar as facilidades do sequenciamento para desenvolver produtos e serviços. A metagenômica aprimora estudos filogenéticos sobre o potencial biotecnológico de microrganismos antes desconhecidos, ao analisarem comunidades microbianas diretamente do ambiente natural, independentemente do isolamento e cultivo dos microrganismos.
O primeiro passo para a utilização das tecnologias atuais voltadas para a saúde humana foi o sequenciamento completo do genoma pelo Projeto Genoma Humano, realizado com muito esforço entre 1990 e 2000.
Projeto Genoma Humano
O Projeto Genoma Humano (PGH) teve como objetivo o sequenciamento dos 3,1 bilhões de bases nitrogenadas do genoma humano. A ordem com que os nucleotídeos são dispostos no DNA é que faz com que uma molécula difira da outra, e é por meio do sequenciamento dos genomas que determinamos estas diferenças. Entre muitas conquistas, este progresso permitiu uma melhor compreensão de como falhas ou anormalidades moleculares causam distúrbios (COLLINS, 1999).
Estudos pós genômicos
Os estudos pós genômicos fomentaram outras áreas de pesquisa que caracterizaram avanços significativos na “Biologia Molecular do século XXI”, tendo como embasamento, o sequenciamento de DNA. Na proteômica (estudo de proteínas dos tipos celulares e suas interações), por exemplo, especialistas afirmavam que apesar dos grandes avanços que o sequenciamento completo do genoma humano poderia trazer, “para se entenderem os mecanismos químicos e fisiológicos da vida, muitos estudos ainda teriam de ser feitos, sobretudo no campo das proteínas e do metabolismo”.
Em Outubro de 2004, foi apresentado ao público geral a Bioinformática. Em um contexto onde a informação genética humana era revelada em números astronômicos de genes sequenciados e armazenados em bancos de dados, como o GenBank norte-americano, a bioinformática se desenvolveu para auxiliar na análise destas informações. Artigos científicos uniam tecnologia e epistemologia, onde destacavam a importância da bioinformática como tecnologia acessória às áreas científicas e à evolução da ciência.
Nas últimas duas décadas, as tecnologias de sequenciamento, bem como as suas aplicações, têm evoluído e se difundido rapidamente, de modo que se tornam cada vez mais rápidas, acuradas e com custo relativamente menor.
Sequenciamento Clássico
Kwok & Chiang (2016) relatam que o método tradicional de sequenciamento demanda uma grande quantidade de material genético, o que pode inviabilizar as análises em ampla escala.
Primeira Geração – Sanger
Neste método, é utilizada polimerização de DNA com incorporação de dideoxinucleotídeos marcados, método automatizado nos últimos dez anos, permitindo a execução dos diversos projetos-genoma. Porém, abordagens metagenômicas modernas aplicam distintas técnicas de sequenciamento de segunda geração, que permitem estudar genomas microbianos completos a partir de amostras ambientais e permitem a formação de grandes bibliotecas.
Embora distintas, as técnicas de Sanger e NGS apresentam vantagens e desvantagens, assim como limitações de custo/benefício para obter e gerar dados. A principal vantagem do método de Sanger é, sem dúvida, o maior tamanho dos reads gerados e a precisão da base gerada (base calling), que tende a ser 10x maior que nos métodos de nova geração.
Nova Geração – NGS
As novas tecnologias de sequenciamento, ou tecnologias de sequenciamento de nova geração (Next Generation Sequencing-NGS), começaram a ser comercializadas em 2005 e estão evoluindo rapidamente. Todas essas tecnologias promovem o sequenciamento de DNA em plataformas capazes de gerar informação sobre milhões de pares de bases em uma única corrida.
Apesar de se diferenciarem consideravelmente entre si todos os sequenciadores de NGS se baseiam no processamento paralelo massivo de fragmentos de DNA. Enquanto, um sequenciador de eletroforese processa, no máximo, 96 fragmentos por vez, os sequenciadores de nova geração podem ler até bilhões de fragmentos ao mesmo tempo.
A importância do sequenciamento de nova geração torna-se evidente em casos que necessitam de medicina especializada, na qual o diagnóstico, tratamento e terapias dependem de análises moleculares individuais, como é visto em muitos tipos de câncer. Por outro lado, a utilização difundida desta tecnologia ainda é um desafio devido ao fato de atualmente seu custo ser considerado alto (HUSNESS, 2011).
Quer saber mais sobre a comparação dos métodos de sequenciamento de DNA e as plataformas utilizadas?
Referências
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