Pesquisadores da Universidade de Minnesota criaram a primeira célula sintética do mundo que possui um ciclo de vida completo, sendo construída inteiramente a partir de componentes químicos não vivos.
A nova célula sintética, conhecida como SpudCell, foi descrita em um estudo realizado pelos professores associados Kate Adamala e Aaron Engelhart, junto com suas equipes na Faculdade de Ciências Biológicas da instituição.
O projeto SpudCell representa um avanço significativo na engenharia biológica e, no futuro, pode oferecer soluções para alguns dos desafios mais complicados nas áreas de medicina e engenharia. A professora Kate Adamala comentou: “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 crescimento e replicação, não precisam de uma faísca mágica misteriosa.”
Conheça a SpudCell
A SpudCell replica os processos biológicos realizados por um organismo vivo e é capaz de:
Realizar a replicação do ciclo de vida de uma célula biológica: isso inclui seleção, replicação genômica, crescimento, aquisição de recursos por meio de alimentação e divisão geneticamente programada.
Efetuar a divisão celular sem citoesqueleto: ao contrário das células naturais que utilizam o citoesqueleto para se dividir, a SpudCell utiliza proteínas que se agregam na superfície da membrana até que um estresse mecânico provoque a divisão da membrana.
Realizar seleção e competição: os pesquisadores alteraram o DNA de algumas células artificiais para fazê-las produzir mais proteínas de fusão, resultando em células que crescem e se reproduzem mais rapidamente. Essa versão aprimorada superou a original em velocidade de crescimento, especialmente em situações de escassez de nutrientes, demonstrando a seleção e competição em um sistema sintético.
O DNA da SpudCell
Enquanto o genoma humano possui aproximadamente 3 milhões de quilobases, biólogos suspeitavam que o tamanho mínimo do genoma de uma célula viva poderia ser de 113 kbp. Contudo, o genoma da SpudCell é de apenas 90 kbp.
Diferentemente de um único cromossomo, o genoma desta célula é dividido em sete plasmídeos de DNA independentes, permitindo que os pesquisadores programem as funções celulares de maneira individualizada.
À medida que o desenvolvimento avança, espera-se que a SpudCell e suas sucessoras consigam realizar funções cada vez mais complexas.
O futuro da pesquisa
A professora Adamala, em colaboração com parceiros externos à Universidade, está fundando a Biotic, uma instituição de pesquisa e engenharia voltada ao benefício público, com o objetivo de criar uma infraestrutura técnica necessária para a engenharia de células sintéticas e permitir a participação de pesquisadores de todo o mundo.
Conforme destacado pela universidade, muitos produtos utilizados no dia a dia, como medicamentos, materiais e produtos químicos industriais, necessitam de transformações moleculares que atualmente são realizadas através da manipulação de células naturais ou utilizando processos químicos industriais de alto custo energético.
Agora, as células sintéticas têm o potencial de realizar transformações moleculares que a química industrial não consegue fazer, como transformar a medicina molecular e construir moléculas terapêuticas precisas, incluindo medicamentos com aminoácidos que nunca foram usados. Além disso, é possível imaginar a produção de materiais cultivados em vez de sintetizados, bem como abordagens de fabricação que operem em condições biológicas, não industriais.
A professora Kate Adamala observa: “Estamos mostrando que é possível projetar as funções básicas da célula. Para concretizar totalmente a promessa dessa tecnologia — tornando-a robusta e prática —, precisamos de um esforço internacional conjunto. O papel da Biotic é concentrar 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 aplicar essa tecnologia a desafios significativos.”
Para viabilizar a produção em larga escala de SpudCells, os sete plasmídeos de DNA da célula precisam ser consolidados em um único genoma mais estável, além da construção de maquinários moleculares adicionais.
*Sob supervisão de Carolina Figueiredo
Fonte: cnnbrasil.com.br
