Quando Xiao Wang se candidatou a vagas no corpo docente, muitas das instituições onde ela foi entrevistada acharam que sua proposta de pesquisa — estudar o ciclo de vida do RNA nas células e como ele influencia o desenvolvimento normal e as doenças — era muito ampla.

No entanto, esse não foi o caso quando ela foi entrevistada no MIT, onde seus futuros colegas abraçaram suas ideias e a encorajaram a ser ainda mais ousada.

“O que estou fazendo agora é ainda mais amplo, ainda mais ousado do que o que propus inicialmente”, diz Wang, que tem nomeações conjuntas no Departamento de Química e no Broad Institute do MIT e Harvard. “Recebi grande apoio de todos os meus colegas no meu departamento e na Broad para que eu pudesse obter os recursos para conduzir o que eu queria fazer. Também é uma demonstração de quão corajosos os alunos são. Há uma cultura e um ambiente realmente inovadores aqui, então os alunos não ficam assustados ao assumir algo que pode soar estranho ou irreal.”

O trabalho de Wang sobre RNA reúne estudantes de química, biologia, ciência da computação, neurociência e outros campos. Em seu laboratório, a pesquisa é focada no desenvolvimento de ferramentas que identifiquem onde em uma determinada célula diferentes tipos de RNA mensageiro são traduzidos em proteínas — informações que podem oferecer insights sobre como as células controlam seu destino e o que dá errado em doenças, especialmente no cérebro.

“A posição conjunta entre o MIT Chemistry e o Broad Institute foi muito atraente para mim porque eu fui treinada como química, e eu gostaria de ensinar e recrutar alunos da química. Mas enquanto isso, eu também queria ter exposição a tópicos biomédicos e ter colaboradores fora da química. Eu posso colaborar com biólogos, médicos, assim como cientistas computacionais que analisam todos esses dados assustadores”, ela diz.

Wang começou sua carreira no MIT em 2019, pouco antes do início da pandemia de Covid-19. Até aquele momento, ela mal conhecia alguém na área de Boston, mas encontrou uma recepção calorosa.

“Eu não fui treinada no MIT e nunca tinha morado em Boston antes. No começo, eu tinha círculos sociais muito pequenos, apenas com meus colegas e meus alunos, mas, surpreendentemente, mesmo durante a pandemia, nunca me senti socialmente isolada. Eu simplesmente já me sentia tão conectada, embora seja um círculo muito próximo e pequeno”, ela diz.

Crescendo na China, Wang se interessou por ciências no ensino médio, quando foi escolhida para participar da Olimpíada Nacional da China em matemática e química. Isso lhe deu a chance de aprender material de curso de nível universitário, e ela acabou ganhando uma medalha de ouro na competição nacional de química.

“Essa exposição foi o suficiente para me atrair inicialmente para a matemática, mas depois mais para a química. Foi assim que me interessei por uma especialização mais voltada para a ciência e depois pela carreira”, diz Wang.

Na Universidade de Pequim, ela se formou em química e engenharia molecular. Lá, ela trabalhou com o professor Jian Pei, que lhe deu a oportunidade de trabalhar de forma independente em seu próprio projeto de pesquisa.

Como estudante de pós-graduação na Universidade de Chicago, ela se interessou por RNA enquanto fazia uma rotação no laboratório de Chuan He, um professor de química. Ele estava estudando modificações químicas que afetam a função do RNA mensageiro — as moléculas que carregam instruções de construção de proteínas do DNA para os ribossomos, onde as proteínas são montadas.

Wang acabou se juntando ao laboratório de He, onde estudou uma modificação comum de mRNA conhecida como m6A, que influencia a eficiência com que o mRNA é traduzido em proteína e a rapidez com que ele é degradado na célula. Ela também começou a explorar como as modificações de mRNA afetam o desenvolvimento embrionário. Como modelo para esses estudos, ela estava usando peixes-zebra, que têm embriões transparentes que se desenvolvem de ovos fertilizados em larvas que nadam livremente em dois dias. Isso a interessou em desenvolver métodos que pudessem revelar onde diferentes tipos de RNA estavam sendo expressos, por meio de imagens de todo o organismo.

Tal abordagem, ela logo percebeu, também poderia ser útil para estudar o cérebro. Como pós-doutoranda na Universidade de Stanford, ela começou a desenvolver métodos de imagem de RNA, trabalhando com o professor Karl Deisseroth. Existem técnicas existentes para identificar moléculas de mRNA que são expressas em células individuais, mas elas não oferecem informações sobre exatamente onde nas células diferentes tipos de mRNA estão localizados. Ela começou a desenvolver uma técnica chamada STARmap que poderia realizar esse tipo de “transcriptômica espacial”.

Usando essa técnica, os pesquisadores primeiro usam formaldeído para reticular todas as moléculas de mRNA no lugar. Então, o tecido é lavado com sondas de DNA fluorescentes que são complementares às sequências de mRNA alvo. Essas sondas podem então ser imageadas e sequenciadas, revelando as localizações de cada sequência de mRNA dentro de uma célula. Isso permite a visualização de moléculas de mRNA que codificam milhares de genes diferentes dentro de células únicas.

“Eu estava aproveitando minha experiência na química do RNA para desenvolver essa tecnologia de mapeamento cerebral centrada em RNA, que permite que você use perfis de expressão de RNA para definir tipos de células cerebrais e também visualizar sua arquitetura espacial”, diz Wang.

Os membros do laboratório de Wang estão agora trabalhando na expansão da capacidade da técnica STARmap para que ela possa ser usada para analisar a função cerebral e a fiação cerebral. Eles também estão desenvolvendo ferramentas que permitirão que eles mapeiem todo o ciclo de vida das moléculas de mRNA, da síntese à tradução e degradação, e rastreiem como essas moléculas são transportadas dentro de uma célula durante sua vida.

Uma dessas ferramentas, conhecida como  RIBOmap , aponta os locais das moléculas de mRNA conforme elas estão sendo traduzidas nos ribossomos. Outra ferramenta permite que os pesquisadores meçam a rapidez com que o mRNA é degradado após ser transcrito.

“Estamos tentando desenvolver um kit de ferramentas que nos permitirá visualizar cada etapa do ciclo de vida do RNA dentro de células e tecidos”, diz Wang. “Estas são gerações mais novas de desenvolvimento de ferramentas centradas em torno dessas questões biológicas do RNA.”

Uma dessas questões centrais é como diferentes tipos de células controlam seus ciclos de vida de RNA de forma diferente, e como isso afeta sua diferenciação. Diferenças no controle de RNA também podem ser um fator em doenças como Alzheimer. Em um  estudo de 2023 , Wang e o professor do MIT Morgan Sheng usaram uma versão do STARmap para descobrir como células chamadas microglia se tornam mais inflamatórias à medida que placas beta-amiloides se formam no cérebro. O laboratório de Wang também está realizando estudos sobre como diferenças na tradução de mRNA podem afetar a esquizofrenia e outros distúrbios neurológicos.

“A razão pela qual acreditamos que haverá muita biologia interessante para descobrir é porque a formação de circuitos neurais ocorre por meio de sinapses, e a formação de sinapses, o aprendizado e a memória estão fortemente associados à tradução localizada de RNA, que envolve várias etapas, incluindo transporte e reciclagem de RNA”, diz ela.

Além de investigar essas questões biológicas, Wang também está trabalhando em maneiras de aumentar a eficiência de vacinas e terapias de mRNA alterando suas modificações químicas ou sua estrutura topológica.

“Nosso objetivo é criar uma caixa de ferramentas e uma estratégia de síntese de RNA onde possamos ajustar precisamente a modificação química em cada partícula de RNA”, diz Wang. “Queremos estabelecer como essas modificações influenciarão a rapidez com que o mRNA pode produzir proteína e em quais tipos de células elas podem ser usadas para produzir proteína de forma mais eficiente.”