Centenas de estudos científicos foram conduzidos ao longo dos anos para encontrar os genes subjacentes a características humanas comuns, desde a cor dos olhos até a inteligência e doenças físicas e mentais.
Patrick Sullivan, MD, FRANZCP, o Ilustre Professor de Psiquiatria e Genética da Yeargan na UNC School of Medicine, e o Psychiatric Genomic Consortium produziram um novo pacote para a revista Ciênciapara dar aos pesquisadores outra maneira de entender as doenças humanas, usando o poder da genômica evolutiva.
“Esta é uma ferramenta que pode nos dar muitas dicas importantes sobre doenças humanas”, disse Sullivan, que também é professor do Instituto Karolinska em Estocolmo, na Suécia. “Se pudermos mergulhar fundo em seu genoma, podemos ter uma ideia sobre seus ancestrais, humanos e não humanos, e observar os impactos de muitos milhões de anos de evolução em você”.
O que nos torna mamíferos
Cada organismo vivo no planeta tem DNA. O material auto-replicante atua como um modelo para a produção de certas moléculas em organismos, como proteínas. Não é surpresa que os humanos e nossos parentes mais próximos, os chimpanzés, compartilhem 98,8% do material genético.
Enquanto alguns de nossos genes evoluíram ao longo do tempo, outros permaneceram os mesmos durante todo o processo evolutivo dos mamíferos. Em termos científicos, eles são chamados de genes “altamente restritos”. Alguns genes humanos têm uma quantidade surpreendente de semelhança genética em camundongos, vacas, cães, gatos, morcegos e golfinhos em muitas regiões do genoma.
Estes são os genes que nos unem como mamíferos. Como esses genes passaram por uma “prova de fogo” ao longo da história evolutiva, essas regiões genéticas inalteradas devem desempenhar um papel fundamental na saúde e na composição genética do organismo, segundo Sullivan.
“Alguns genes altamente restritos podem produzir proteínas quase idênticas em nós e em um camundongo”, disse Sullivan. “Isso é loucura porque provavelmente temos 60 milhões de anos de evolução entre nós e o camundongo. E, no entanto, essa proteína não mudou, então inferimos que essa proteína está fazendo algo realmente importante.”
Pode ser mais simples ver o trabalho de nossos genes compartilhados quando diminuímos o zoom para ter uma visão mais holística.
Humanos e outros mamíferos compartilham estruturas anatômicas, como coração de quatro câmaras, pulmões, cabelo (ou pelo), esqueleto e glândulas mamárias produtoras de leite. Também compartilhamos processos fundamentais semelhantes em menor escala, incluindo a embriologia, como as células crescem e se dividem, e o desenvolvimento e operação das sinapses que transmitem substâncias químicas neurológicas por todo o nosso corpo e cérebro.
Todos os quais são formados por meio de nossas regiões genéticas compartilhadas. Então, se um desses genes que compõem a base de um mamífero for alterado ou deletado, pode ter efeitos negativos no organismo.
Uma nova maneira de olhar para a saúde mental e física humana
Se um paciente tem um distúrbio cerebral neurológico ou certos distúrbios psiquiátricos, os pesquisadores são capazes de rastreá-lo e ver que essa pessoa recebeu um “grande golpe” em um dos genes altamente restritos que são críticos para o sistema nervoso, estrutura cerebral, ou sinapses.
Muitos pesquisadores confiaram no estudo de associação do genoma (GWAS) para descobrir onde o risco genético para uma doença está localizado no genoma. Usando técnicas genômicas e amostras de grande porte, os pesquisadores podem analisar todo o genoma de muitas populações para encontrar variações genéticas, como polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), associados a uma doença ou uma característica.
Embora seja importante saber onde essas variações estão localizadas no genoma, também é útil saber como ou por que essas variações genéticas aconteceram em primeiro lugar. Sullivan espera que outros pesquisadores façam uso do novo e extenso documento para chegar às suas próprias conclusões sobre a genética subjacente a uma variedade de doenças humanas.
“Acontece que muitas características cerebrais são realmente altamente conservadas”, disse Sullivan, que atua como diretor do Instituto de Prevenção ao Suicídio da UNC no Departamento de Psiquiatria. “Este projeto de pesquisa realmente me deu uma compreensão muito, muito mais profunda do genoma e como o genoma é configurado. Agora eu uso isso o tempo todo para tentar entender a esquizofrenia, o suicídio, a depressão e os distúrbios alimentares.”
O que isso significa para pesquisas futuras
Como se pode imaginar, o desenvolvimento bem-sucedido de um ser humano requer um trabalho pesado de proteínas e sequências de DNA. Existem duas regiões curtas dentro do nosso DNA, chamadas intensificadores reguladores e promotores reguladores, que desempenham papéis especialmente importantes na regulação do nosso DNA.
A criação de um gene humano é semelhante a uma fábrica que produz rosquinhas. Os intensificadores regulatórios são responsáveis por controlar a quantidade de massa espremida da máquina e colocada na assadeira. Os promotores, por outro lado, controlam quando a massa está sendo esguichada na bandeja. No final das contas, você tem um gene totalmente formado.
Pesquisadores como Sullivan podem entrar nas sequências de DNA e aumentar ou diminuir esses intensificadores e promotores reguladores para afetar a quantidade de proteínas produzidas pelos genes, com o objetivo de diminuir os efeitos de uma doença de base genética.
“Talvez seja possível atingir a parte a montante que o controla, de uma forma muito suave, para ver se isso realmente ajuda”, diz Sullivan.