Os cientistas criaram um organismo sintético unicelular que se divide e se multiplica exatamente como a coisa real. O avanço pode um dia ajudar os pesquisadores a construir minúsculos computadores e minúsculas fábricas de produção de drogas, tudo com células sintetizadas.
Claro, esse futuro provavelmente não será realizado por muitos anos.
“Existem tantas maneiras pelas quais este próximo século de biologia poderia mudar nossas vidas diárias para melhor”, disse a autora sênior Elizabeth Strychalski, líder do Grupo de Engenharia Celular do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST). Por exemplo, Strychalski e seus colegas planejam projetar sensores vivos que podem fazer medições de seus ambientes circundantes, monitorando a acidez, temperatura e níveis de oxigênio nas proximidades.
Essas células sensoras também podem ser fabricadas para produzir produtos específicos – a saber, medicamentos – e podem ser colocadas dentro do próprio corpo humano. “Uma visão é que quando a célula detecta um estado de doença, ela pode torná-lo terapêutico, e quando o estado de doença persistir, elas podem parar de fazer aquele tratamento”, disse Strychalski. Outras células podem ser cultivadas em laboratório e usadas para produzir alimentos e combustíveis de forma eficiente, enquanto outras podem ser feitas para desempenhar funções computacionais em escala molecular, acrescentou ela.
Mas, novamente, todas essas são visões para o futuro. Para chegar lá, os cientistas precisam desvendar os mistérios da célula em um nível fundamental antes que possam manipulá-la em seus organismos sintéticos.
No novo estudo, Strychalski e seus colegas deram um passo em direção a esse objetivo e publicaram seus resultados em 29 de março na revista Cell. Eles começaram com uma célula sintética existente chamada JCVI-syn3.0, que foi criada em 2016 e contém apenas 473 genes, informou a Scientific American. (Para efeito de comparação, a bactéria Escherichia coli tem cerca de 4.000 genes, de acordo com um comunicado.)
Esta célula de esqueleto foi criada a partir da bactéria Mycoplasma genitalium, um micróbio sexualmente transmissível, que os cientistas retiraram de seu DNA natural e substituíram por seu próprio DNA projetado. Ao criar o JCVI-syn3.0, os cientistas queriam aprender quais genes são absolutamente essenciais para uma célula sobreviver e funcionar normalmente e quais são supérfluos.
Mas, embora JCVI-syn3.0 pudesse construir proteínas e replicar seu DNA sem problemas, a célula minimalista não poderia se dividir em esferas uniformes. Em vez disso, ele se dividiu ao acaso, produzindo células-filhas de muitas formas e tamanhos diferentes. Strychalski e sua equipe começaram a corrigir esse problema adicionando genes de volta à célula reduzida.
Após anos de trabalho, os cientistas produziram JCVI-syn3A, que contém um total de 492 genes. Sete desses genes são essenciais para a divisão celular normal, eles descobriram.
“Vários genes na célula mínima não tinham uma função conhecida”, disse o co-primeiro autor James Pelletier, que na época do trabalho era estudante de graduação no Centro de Bits e Bits do Massachusetts Institute of Technology (MIT). Atoms. Da mesma forma, “descobriu-se que alguns dos genes que a célula precisava para se dividir anteriormente não tinham uma função conhecida”, disse ele. A reintrodução desses genes permitiu que a célula mínima se dividisse em orbes perfeitamente uniformes.
Alguns desses genes importantes provavelmente interagem com a membrana celular, com base em suas sequências genéticas, disse Pelletier. Isso pode significar que eles alteram as propriedades físicas da membrana, tornando-a maleável o suficiente para se dividir adequadamente, ou que geram forças dentro da membrana que estimulam a divisão, disse ele. Mas, por enquanto, a equipe não sabe quais mecanismos específicos os genes usam para ajudar a divisão das células, observou ele.
“Nosso estudo não foi projetado para descobrir os mecanismos dentro da célula associados a cada um desses genes de função desconhecida”, disse Strychalski. “Isso vai ter que ser um estudo futuro.”
Enquanto os pesquisadores continuam investigando os mistérios da célula mínima, outros biólogos sintéticos estão trabalhando com sistemas ainda mais simplistas. A biologia sintética existe em um espectro, desde “uma sopa de produtos químicos inanimados até a glória total de uma célula de mamífero ou de uma célula bacteriana”, disse Strychalski. O futuro da área pode nos levar a maravilhas inovadoras, como computadores do tamanho de células, mas, por enquanto, o trabalho é em grande parte impulsionado por uma curiosidade sobre como os blocos de construção básicos da vida se reúnem e o que isso pode nos dizer sobre nós, ela disse.
“Como entendemos a unidade mais básica da vida, a célula? … Há algo muito convincente nisso”, disse Strychalski. “Mais tarde, podemos imaginar todas as coisas que podemos fazer com … esta plataforma mínima.”
Publicado em 30/03/2021 09h45
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