O estudo usa bactérias para aproximar os cientistas da construção dessas células artificiais.
Pesquisadores usaram bactérias para ajudar a desenvolver células sintéticas avançadas que imitam a funcionalidade real das células.
O estudo, conduzido pela Universidade de Bristol e publicado na revista Nature, avança no desenvolvimento de células sintéticas, ou protocélulas, para replicar com mais precisão a complexa composição, estrutura e função das células vivas.
Estabelecer a funcionalidade real em protocélulas é um grande desafio global que envolve vários campos, desde a pesquisa da origem da vida até a biologia sintética de baixo para cima e a bioengenharia. Devido a falhas anteriores na modelagem de protocélulas usando microcápsulas, a equipe de pesquisa se voltou para bactérias para construir células sintéticas sofisticadas utilizando um processo de montagem de material vivo.
O professor Stephen Mann, da Escola de Química da Universidade de Bristol e o Max Planck Bristol Center for Minimal Biology, e os colegas Drs. Can Xu, Nicolas Martin (agora na Universidade de Bordeaux) e Mei Li, do Bristol Center for Protolife Research, demonstraram um método para construir protocélulas altamente complexas usando microgotas viscosas cheias de bactérias vivas como um local de construção microscópico.
O grupo inicialmente expôs as gotículas vazias a dois tipos diferentes de bactérias. Uma população foi capturada espontaneamente dentro das gotas, enquanto a outra foi confinada na superfície das gotas.
Em seguida, ambos os tipos de bactérias foram destruídos para que os componentes celulares liberados permanecessem presos dentro ou na superfície das gotículas para produzir protocélulas bacteriogênicas revestidas de membrana contendo milhares de moléculas biológicas, peças e máquinas.
Os pesquisadores descobriram que as protocélulas eram capazes de produzir moléculas ricas em energia (ATP) via glicólise e sintetizar RNA e proteínas por expressão gênica in vitro, indicando que os componentes bacterianos herdados permaneceram ativos nas células sintéticas.
Testando ainda mais a capacidade dessa técnica, a equipe empregou uma série de etapas químicas para remodelar as protocélulas bacteriogênicas estrutural e morfologicamente. O DNA bacteriano liberado foi condensado em uma única estrutura semelhante a um núcleo, e o interior da gotícula se infiltrou com uma rede semelhante a um citoesqueleto de filamentos de proteínas e vacúolos de água delimitados por membranas.
Como um passo para a construção de uma entidade celular sintética/viva, os pesquisadores implantaram bactérias vivas nas protocélulas para gerar produção autossustentável de ATP e energização de longo prazo para glicólise, expressão gênica e montagem do citoesqueleto. Curiosamente, os construtos protovivos adotaram uma morfologia externa semelhante à da ameba devido ao metabolismo e crescimento bacteriano no local para produzir um sistema biônico celular com propriedades integradas semelhantes à vida.
O autor correspondente, Professor Stephen Mann, disse: “Atingir alta complexidade organizacional e funcional em células sintéticas é difícil, especialmente sob condições próximas do equilíbrio. Esperamos que nossa atual abordagem bacteriogênica ajude a aumentar a complexidade dos atuais modelos de protocélulas, facilite a integração de inúmeros componentes biológicos e permita o desenvolvimento de sistemas citomiméticos energizados”.
O primeiro autor Dr. Can Xu, pesquisador associado da Universidade de Bristol, acrescentou: “Nossa abordagem de montagem de material vivo oferece uma oportunidade para a construção de baixo para cima de construções simbióticas de células vivas/sintéticas. Por exemplo, usando bactérias engenheiradas, deve ser possível fabricar módulos complexos para desenvolvimento em áreas diagnósticas e terapêuticas da biologia sintética, bem como na biofabricação e biotecnologia em geral”.
Publicado em 06/11/2022 21h01
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