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Pesquisadores da Universidade de Minnesota desenvolveram a primeira célula sintética do mundo com um ciclo de vida completo, construída inteiramente a partir de componentes químicos não vivos.
A nova célula sintética foi descrita no estudo elaborado pelos professores associados Kate Adamala e Aaron Engelhart, juntamente com suas equipes na Faculdade de Ciências Biológicas da universidade.
O projeto SpudCell, segundo a instituição, marca um grande avanço na engenharia biológica e, com o tempo, poderá fornecer soluções para alguns dos problemas mais desafiadores na medicina e na engenharia.
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“Este é provavelmente o projeto mais emocionante em que já trabalhei. Replicamos na química o que antes só era possível na biologia: o conjunto completo de comportamentos de uma célula. Isso prova que as funções mais fundamentais da vida, como o crescimento e a replicação, não precisam de uma faísca mágica misteriosa.”
Conheça a SpudCell
A SpudCell replica os processos biológicos realizados por um organismo vivo:
- Replicação do ciclo de vida de uma célula biológica: realiza seleção, replicação genômica, crescimento, aquisição de recursos por meio de alimentação e divisão geneticamente codificada.
- Divisão celular sem citoesqueleto: Enquanto células naturais se dividem usando o citoesqueleto, a SpudCell foge da necessidade de ter essa estrutura, usando proteínas que se aglomeram na superfície da membrana até que o estresse mecânico faça a membrana se dividir.
- Seleção e competição: pesquisadores alteraram o DNA de algumas células artificiais para fazê-las produzir mais proteínas de fusão, resultando em células que crescem mais rápido e se reproduzem mais. Essa versão mais superou a original na rapidez e também em casos de escassez de nutrientes, demonstrando a seleção e a competição operando em um sistema sintético.
O DNA da SpudCell
O genoma humano tem aproximadamente 3 milhões de quilobases de tamanho, e biólogos especulavam que o genoma de uma célula viva poderiate rum tamanho mínimo de 113 kbp. O genoma da SpudCell, porém, tem apenas 90 kbp.
Em vez de um único cromossomo, o genoma da célula é dividido em sete plasmídeos de DNA separados, permitindo que os pesquisadores “programem” funções da célula de forma independente.
Mantendo o desenvolvimento contínuo, a SpudCell e suas sucessoras serão capazes de realizar funções cada vez mais complexas.
O futuro da pesquisa
A professora Adamala e parceiros externos à Universidade estão lançando a Biotic, instituição de pesquisa e engenharia de benefício público para construir uma infraestrutura técnica necessária para a engenharia de células sintéticas, para possibilitar a participação de pesquisadores de todo o mundo.
De acordo com a universidade, muitos dos produtos usados diarimente como medicamentos, materiais e produtos químicos industriais, exigem transformações moleculares que, atualmente, são realizadas ao cooptar células naturais ou ao utilizar uma química industrial com alto custo de energia.
Agora, as células sintéticas poderiam realizar transformações moleculares que a química industrial não consegue, como transformar a medicina molecular, construir moléculas terapêuticas precisas, incluindo medicamentos que incorporem aminoácidos nunca utilizados. Além disso, poderão existir materiais que são cultivados em vez de sintetizados, e abordagens de fabricação que operam em temperaturas biológicas, não industriais.
“Estamos mostrando que é possível projetar as funções básicas da célula. Para concretizar totalmente a promessa desta tecnologia — para torná-la robusta e prática —, precisamos de um esforço internacional conjunto. O papel da Biotic é focar os esforços de engenharia e torná-los compatíveis com uma plataforma compartilhada. A SpudCell é essa plataforma e, com a Biotic estabelecendo os protocolos de colaboração, estamos ansiosos para começar a aplicar essa tecnologia a desafios sérios.”
Para transformar a construção de SpudCells individuais em uma escala de produção, os sete plasmídeos de DNA da célula precisam ser consolidados em um único genoma mais estável e maquinários moleculares adicionais precisam ser construídos.
*Sob supervisão de Carolina Figueiredo
TópicosCélulasDNA
Conteúdo reproduzido originalmente em: CNN Brasil por larissasoave