Do laboratório para o campo: A modernização de técnicas moleculares permite a adaptação de análises complexas que cabem dentro da sua mochila

Uma das perguntas mais respondidas pelo GIA nos últimos tempos é se uma determinada espécie aquática invasora está, ou não, presente em um determinado corpo d’água. Por muito tempo, a comunidade científica fez uso de técnicas tradicionais de monitoramento para responder a essa pergunta: organismo de interesse é buscado no local, coletado, identificado e assim sua presença é confirmada. Para cada grupo biológico, existe uma gama de métodos de coleta, muitos dos quais exigem bastante em tempo e recursos, além de que muitas técnicas são invasivas, causando dano ao ecossistema e aos organismos. Com peixes, por exemplo, para descobrir se uma determinada espécie habita um riacho são usadas diversas técnicas de pesca, com aplicação de redes, criação de campos elétricos ou mesmo uso de veneno na água. Como alternativa, é possível detectar a presença do material genético deixado no ambiente pelo organismo durante suas atividades. Esse material é comumente chamado de DNA ambiental (eDNA). Para isso, são utilizados uma série de processos moleculares delicados: primeiro, o DNA contido em uma amostra de água é concentrado em membrana filtrante. Então, o DNA fixado no filtro é extraído e, posteriormente, é submetido a análise genética que detecta a presença do DNA alvo. Tudo isso precisa ser feito com muito cuidado para evitar a contaminação da amostra. Por esse motivo, é necessário uma equipe treinada, equipamentos sofisticados e reagentes de qualidade e pureza molecular. Por isso, o GIA está sempre de olho nas inovações tecnológicas que podem tornar o processo de análises de eDNA mais simples, rápido e  econômico.

Uma das principais ferramentas usadas em laboratórios de biologia molecular em todo o mundo é a Reação em Cadeia da Polimerase (mais conhecida como PCR, do inglês Polymerase Chain Reaction). Nesse procedimento, um segmento do DNA de um organismo é multiplicado exponencialmente ao longo de ciclos de aumento e redução da temperatura, com o objetivo de gerar uma quantidade de cópias suficiente para ser visualizada ou usada em análises posteriores. Por muito tempo, a PCR foi sinônimo de trabalho na bancada do laboratório, pois os equipamentos necessários para sua execução eram grandes, caros e sensíveis (Figura 1). Por esses motivos, muitas perguntas biológicas feitas em locais de difícil acesso não podiam ser respondidas devido à distância do laboratório. Porém, nos últimos anos essa técnica e muitas outras da biologia molecular evoluíram, foram modernizadas e vêm sendo submetidas a um processo de miniaturização. Essa evolução e redução do tamanho e peso dos equipamentos traz maior praticidade para a análise e permite a  realização de experimentos em campo. Em alguns casos, os aparatos necessários são tão compactos que podem ser levados em uma mochila. Atualmente, alguns grupos de pesquisa já realizam todas as etapas de análises de dados experimentais no local de coleta – mesmo sem acesso à internet ou eletricidade. No caso da PCR, na década de 1990, foram desenvolvidos dispositivos portáteis à bateria (pequenos o suficiente para serem acondicionados em maletas) nos quais podem ser inseridos microchips descartáveis que recebem e processam as amostras. Atualmente, o dispositivo portátil mais amplamente utilizado para esse fim é o miniPCR (Figura 2), que é capaz de processar até 16 amostras simultaneamente enquanto conectado, via Bluetooth, a um computador. 

Após a PCR, é comum a realização de uma eletroforese em gel (procedimento no qual fragmentos de DNA são separados por tamanho em um gel de agarose submerso em líquido tampão e conectado a uma corrente elétrica). Aparatos miniaturizados também foram desenvolvidos já na década de 1990 usando microcapilares para reduzir em muitas vezes o peso e espaço utilizado, podendo ser acoplados diretamente ao equipamento reduzido de PCR.