A biologia molecular tem se consolidado como um dos pilares da pesquisa em ciências da vida, permitindo o entendimento e a manipulação precisa de processos genéticos e celulares.
Dentro desse campo, a síntese de oligonucleotídeos representa uma tecnologia central que viabiliza aplicações que vão desde a PCR até a engenharia genômica em larga escala. A evolução dos métodos de síntese tem sido essencial para avanços significativos, culminando em tecnologias de alto rendimento como os pools de oligonucleotídeos.
Da síntese convencional aos oligos em larga escala
Inicialmente, a síntese de oligonucleotídeos era realizada de forma manual, em pequena escala, e com limitações significativas de comprimento e pureza. Com o advento da síntese em fase sólida, na década de 1980, foi possível automatizar o processo e aumentar a eficiência e a reprodutibilidade. Essa tecnologia permitiu que a adição de nucleotídeos fosse realizada em ciclos sucessivos sobre um suporte sólido, com elevado controle químico.
Posteriormente, surgiram os sintetizadores automáticos, que revolucionaram a produção de oligonucleotídeos ao possibilitar a fabricação de dezenas ou centenas de sequências em paralelo, com alto grau de padronização, maior rendimento por ciclo e menor tempo de produção. Essas inovações tornaram-se fundamentais para aplicações em PCR, qPCR, microarrays e sequenciamento de nova geração, permitindo o avanço de técnicas como genotipagem, análise de expressão gênica e montagem de bibliotecas gênicas.
Síntese de alta fidelidade
Com o aumento das demandas por sequências mais longas, com estruturas secundárias específicas e maior complexidade, tornou-se necessário elevar os padrões de pureza e fidelidade na síntese de oligos. A síntese de alta fidelidade (“high-fidelity synthesis”) utiliza reagentes altamente purificados, protocolos de acoplamento otimizados, monitoramento em tempo real e etapas adicionais de purificação, como HPLC ou PAGE, para remover produtos com erros de incorporação, deleção ou truncamento.
Essa abordagem é particularmente relevante para aplicações em que a precisão da sequência é crítica, como em experimentos de mutagênese dirigida, edição genômica com CRISPR-Cas9, clonagem de genes, síntese de genes inteiros, montagem de vetores complexos, RNA interference, ensaios de hibridização e desenvolvimento de vacinas de DNA. A produção de oligos com erro reduzido e alto grau de pureza contribui para maior reprodutibilidade, desempenho experimental robusto e menor custo operacional em projetos de pesquisa básica, translacional e desenvolvimento biotecnológico.
Pools de oligonucleotídeos: escalabilidade e inovação em biologia molecular
Um dos avanços mais expressivos na biologia molecular é o surgimento dos pools de oligonucleotídeos de alto rendimento. Esses pools consistem em milhares a milhões de sequências sintetizadas simultaneamente em uma única reação, com aplicações que vão desde a montagem de bibliotecas de CRISPR, screening funcional, codificação de variantes gênicas, construção de bibliotecas de aptâmeros, até a síntese de genes customizados e engenharia metabólica.
A principal vantagem dos pools é a escalabilidade. Com eles, é possível reduzir o custo por oligo, aumentar a densidade de informação por ensaio, modular a diversidade da biblioteca e acelerar o tempo de entrega. A aplicação de microarrays e tecnologias de microgotas permite sintetizar oligos de forma altamente paralelizada, com controle preciso sobre a sequência de cada unidade e sobre as características de purificação e modificação.
Esses avanços tornaram os pools de oligos uma opção estratégica para triagens genômicas em larga escala, rastreamento de variantes, estudos de evolução dirigida, testes multiplexados, construção de redes regulatórias sintéticas e aplicações em biologia sintética e medicina personalizada. A flexibilidade do formato permite personalizar desde a quantidade de cópias de cada oligo, extensão da sequência, grau de degenerescência, até a incorporação de etiquetas moleculares e adaptadores.
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Referências
Kuiper BP, Prins RC, Billerbeck S. Oligo Pools as an Affordable Source of Synthetic DNA for Cost-Effective Library Construction in Protein- and Metabolic Pathway Engineering. Chembiochem. 2022 Apr 5;23(7):e202100507. doi: 10.1002/cbic.202100507
