Pesquisadores desenvolveram células artificiais que podem responder a forças químicas externas, assim como as reais. Este passo excitante pode nos levar mais perto de usar estruturas biológicas sintéticas em situações do mundo real, como a entrega direcionada de medicamentos ou a limpeza da poluição.
Neste estudo de prova de princípio, os cientistas conseguiram fazer as células artificiais brilharem com fluorescência quando detectam o cálcio em seus arredores.
É uma 'habilidade básica' para células biológicas que usam sinalização de cálcio para se comunicar, mas um passo de vital importância para nós, se quisermos desenvolver células artificiais que podemos programar e manipular.
Animação mostrando a célula no trabalho. (Colégio Imperial de Londres)
"Esses sistemas podem ser desenvolvidos para uso em biotecnologia", diz o biólogo químico James Hindley , do Imperial College London, no Reino Unido.
"Por exemplo, poderíamos imaginar a criação de células artificiais capazes de detectar marcadores de câncer e sintetizar uma droga dentro do corpo, ou células artificiais capazes de detectar metais pesados perigosos no meio ambiente e liberar esponjas seletivas para limpá-las."
Para criar a reação desejada, Hindley e seus colegas construíram uma célula composta de compartimentos menores chamados vesículas . Na borda da célula há uma membrana lipídica contendo poros que permitem a entrada de cálcio, e os íons de cálcio ativam enzimas dentro das vesículas, produzindo o efeito fluorescente.
Embora isso não corresponda totalmente às complexas interações bioquímicas que vemos na natureza, ele mostra o potencial das células artificiais e as maneiras pelas quais elas podem ser construídas para servir a um determinado propósito - talvez até mesmo um que as células naturais não possam cobrir.
"Biologia evoluiu para ser robusto, utilizando redes metabólicas e regulatórias complexas", diz Hindley . "Isso pode dificultar a edição de células, já que muitos caminhos de resposta química existentes são extremamente complicados de copiar ou projetar."
"Em vez disso, criamos uma versão truncada de um caminho encontrado na natureza, usando células artificiais e elementos de diferentes sistemas naturais para criar um caminho mais curto e eficiente que produza os mesmos resultados."
Simplificar o caminho da célula tem outros benefícios além de facilitar o trabalho dessas células - isso significa que muitos dos aspectos mais confusos da natureza, incluindo subprodutos que podem ser tóxicos para a saúde da célula, não precisam ser levados em conta.
Escolhendo e escolhendo os elementos certos da natureza - a enzima em sua célula artificial ativada pelo cálcio é do veneno da abelha, por exemplo - os pesquisadores dizem que são capazes de produzir algo novo que não seria possível ao editar as células existentes.
É um momento emocionante para o campo: no início deste ano, vimos cientistas desenvolverem células artificiais capazes de produzir sua própria energia através da fotossíntese, usando uma membrana especialmente construída. Isso pode levar a células que podem se sustentar.
Também vimos células artificiais que são inteligentes o suficiente para enganar as células reais e pensar que elas são genuínas, algo que será essencial se os cientistas conseguirem desenvolver sistemas em que células artificiais e células naturais trabalhem juntas em harmonia.
De acordo com a equipe, o sistema simplificado de 'plug-and-play' que os cientistas delinearam nesta pesquisa inicial pode ser adaptado para outros propósitos e com outros objetivos em mente.
"O aspecto plug-and-play do nosso sistema significa que os pesquisadores podem coletar elementos da natureza para criar novos caminhos químicos projetados com objetivos específicos em mente", diz o biólogo químico Oscar Ces , do Imperial College London.
"Nosso sistema de templates também é fácil de configurar e pode ser usado para testar rapidamente qualquer nova combinação de elementos que os pesquisadores possam desenvolver."
A pesquisa deve aparecer na PNAS .
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