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Identificando Genes de Referência para Estudos de Lesão em Tendões

Pesquisas destacam genes importantes para avaliar de forma precisa a cicatrização de tendões.

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Tendões são tecidos fortes que conectam músculos aos ossos. Eles são super importantes em movimentos como correr e pular. Mas, como eles aguentam uma pressão danada nessas atividades, tendões podem se machucar fácil. Quando um tendão se machuca, a estrutura que dá suporte a ele fica danificada, resultando em dor e dificuldades de movimento. O processo de cicatrização dos tendões acontece em várias etapas e envolve diferentes tipos de células. Infelizmente, a recuperação muitas vezes não é completa, e isso pode gerar tecido cicatricial que não funciona tão bem quanto o tecido tendinoso saudável. Isso pode causar problemas a longo prazo e aumentar as chances de nova lesão.

Tipos de Células nos Tendões

Os tendões abrigam vários tipos de células, incluindo os tenócitos, que são as principais células dos tendões, além de células dos vasos sanguíneos, células imunes e outras. Embora muitos pesquisadores saibam que os tendões têm essas células, os papéis específicos de cada tipo na cicatrização dos tendões após uma lesão ainda não estão totalmente claros.

Estudando Lesões de Tendão em Animais

Para estudar lesões de tendão, os cientistas costumam usar modelos animais. Roedores, especialmente ratos, são comumente usados porque são fáceis de manusear e seus tendões têm semelhanças com os humanos. Pesquisadores desenvolveram métodos para lesionar os tendões de ratos e estudar como eles se recuperam e testar vários tratamentos. Avaliar o processo de cicatrização geralmente envolve olhar de perto amostras de tecido e medir níveis de proteínas e genes específicos.

Importância das Medidas de Expressão Gênica

Uma forma de estudar como os tendões cicatrizam é medir a expressão gênica, que nos diz o quão ativas certas genes estão nas células. Uma técnica sensível para isso é chamada de qPCR, que permite que os pesquisadores vejam quanto de um gene específico está presente na amostra. Porém, para que os resultados da qPCR sejam precisos, os pesquisadores precisam normalizar os dados. Isso significa que eles devem ajustar as medições para levar em conta variações que naturalmente acontecem durante o processo de teste.

Para normalizar os dados corretamente, os pesquisadores geralmente usam genes de referência. Esses são genes que têm níveis de expressão estáveis nas condições testadas. Exemplos comuns de genes de referência incluem RNA ribossômico 18S, β-actina (ACTB) e desidrogenase gliceraldeído 3-fosfato (GAPDH). Tradicionalmente, usava-se apenas um gene de referência, mas hoje em dia é bem aceito que usar mais de um é necessário para resultados precisos.

Encontrando Bons Genes de Referência

Identificar bons genes de referência é muito importante para medir a expressão gênica com precisão nos estudos de tendões. Em pesquisas anteriores, os cientistas descobriram que alguns genes de referência se saem melhor do que outros em condições específicas. Vários métodos foram desenvolvidos para encontrar os melhores genes de referência, e esses métodos envolvem analisar os níveis de expressão de vários genes candidatos para ver quais são os mais estáveis.

Nos nossos estudos, testamos 11 potenciais genes de referência para encontrar os melhores candidatos para normalizar a expressão gênica na lesão de tendão em ratos. Coletamos amostras de tendões lesionados e não lesionados e analisamos o impacto de um tratamento chamado Rapamicina. Nosso conjunto de dados incluiu um grande número de amostras para garantir a confiabilidade.

O Processo de Validação

Para garantir que os genes de referência escolhidos fossem adequados, tivemos que passar por um processo rigoroso. Usamos quatro métodos diferentes para analisar os dados e encontrar os genes de referência mais estáveis. Esses métodos forneceram resultados diferentes, mas havia achados comuns em todas as abordagens.

Em todas as análises, quatro genes em particular se destacaram como fortes candidatos para normalização: ACTB, CSNK2A2, HPRT1 e PAK1IP1. Esses genes mostraram consistentemente uma expressão estável em diferentes condições. Por outro lado, genes como 18S, GAPDH e UBC não se saíram bem e muitas vezes ficaram em último lugar em termos de estabilidade.

Resultados do Estudo

Depois de analisar nossos dados, descobrimos que usar dois genes de referência é geralmente o mínimo necessário para obter resultados precisos nos estudos de expressão gênica, mas usar três pode aumentar a precisão. Nossas descobertas sugerem que a combinação de ACTB, CSNK2A2 e HPRT1 é ideal para normalizar os dados em nosso estudo específico.

Nós também verificamos esses resultados checando como os genes de referência de baixo desempenho (como GAPDH e SDHA) se comportaram quando normalizados com nossos candidatos fortes. Normalizar esses genes usando nossas referências selecionadas melhorou a consistência dos dados e ajudou a revelar padrões claros associados à lesão do tendão e aos efeitos do tratamento.

Desafios com Lesões de Tendão

Lesões de tendão podem ser complicadas, com muitos fatores afetando como elas cicatrizam. O processo de cicatrização muitas vezes leva a mudanças na estrutura do tendão, nas vias de sinalização e na recrutamento celular, tudo isso pode impactar a expressão gênica. Assim, a variabilidade nos dados pode dificultar a análise. Porém, ao identificar genes de referência estáveis, conseguimos melhorar a confiabilidade dos nossos resultados.

Fatores a Considerar

Embora nosso estudo tenha sido minucioso, reconhecemos algumas limitações. Por exemplo, todas as amostras foram coletadas de ratas fêmeas, o que limita a aplicabilidade das nossas descobertas a um único sexo. A estrutura do tecido e a resposta ao tratamento podem variar bastante entre animais machos e fêmeas. Além disso, nosso painel de genes de referência não foi exaustivo, e pode haver outros genes que poderiam servir como melhores referências dependendo das condições específicas.

Conclusão

Neste estudo, focamos em identificar genes de referência apropriados para normalizar os dados de expressão gênica em um modelo de lesão de tendão em ratos. Nossas descobertas indicam que ACTB, CSNK2A2, HPRT1 e PAK1IP1 são todos candidatos fortes para esse propósito. Usando dois ou três desses genes, os pesquisadores podem alcançar uma normalização mais confiável. Nosso trabalho também destaca as desvantagens de usar genes de referência populares como GAPDH e SDHA, que podem variar significativamente dependendo das condições, sugerindo que eles devem ser evitados em futuras pesquisas sobre tendões.

Essa pesquisa contribui para uma melhor compreensão da cicatrização de tendões e abre caminho para estudos mais precisos na área, ajudando a melhorar as estratégias de tratamento para lesões de tendão.

Fonte original

Título: Evaluation of suitable reference genes for qPCR normalisation of gene expression in a Achilles tendon injury model.

Resumo: Tendons are one of the major load-bearing tissues in the body; subjected to enormous peak stresses, and thus vulnerable to injury. Cellular responses to tendon injury are complex, involving inflammatory and repair components, with the latter employing both resident and recruited exogenous cell populations. Gene expression analyses are valuable tools for investigating tendon injury, allowing assessment of repair processes and pathological responses such as fibrosis, and permitting evaluation of therapeutic pharmacological interventions. Quantitative polymerase chain reaction (qPCR) is a commonly used approach for such studies, but data obtained by this method must be normalised to reference genes: genes known to be stably expressed between the experimental conditions investigated. Establishing suitable tendon injury reference genes is thus essential. Accordingly we investigated mRNA expression stability in a rat model of tendon injury, comparing both injured and uninjured tendons, and the effects of rapamycin treatment, at 1 and 3 weeks post injury. We used 11 candidate genes (18S, ACTB, AP3D1, B2M, CSNK2A2, GAPDH, HPRT1, PAK1IP1, RPL13a, SDHA, UBC) and assessed stability via four complementary algorithms (Bestkeeper, deltaCt, geNorm, Normfinder). Our results suggests that ACTB, CSNK2A2, HPRT1 and PAK1IP1 are all stably expressed in tendon, regardless of injury or drug treatment: any three of these would serve as universally suitable reference gene panel for normalizing qPCR expression data in the rat tendon injury model. We also reveal 18S, UBC, GAPDH, and SDHA as consistently poor scoring candidates (with the latter two exhibiting rapamycin- and injury-associated changes, respectively): these genes should be avoided.

Autores: Neil Marr, R. Meeson, R. J. Piercy, C. T. Thorpe, J. C. W. Hildyard

Última atualização: 2024-06-24 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.24.600489

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.24.600489.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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