Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill construíram com sucesso células artificiais funcionais em laboratório com DNA programado que se comportam como células vivas. O laboratório Freeman projetou células com citoesqueletos funcionais usando uma nova abordagem que ignora proteínas que ocorrem naturalmente.
Ronit Freeman e a sua equipa demonstraram o seu sucesso na manipulação de ADN e proteínas, os blocos de construção fundamentais da vida, para criar células artificiais que se assemelham muito às encontradas no corpo humano. Segundo Freeman, as células sintéticas eram estáveis mesmo a uma temperatura de 50° C. Isso abre “a possibilidade de produzir células com capacidades extraordinárias em ambientes normalmente inadequados para a vida humana”.
Em vez de criar materiais que durem, Freeman diz, que seus materiais são criados para uma tarefa - executam uma determinada função e depois são modificados para executar uma nova função. Esta conquista traz perspectivas significativas para o desenvolvimento da medicina regenerativa, métodos de administração de medicamentos e tecnologias de diagnóstico. “Graças a esta descoberta, podemos pensar em tecidos de engenharia ou tecidos que possam ser sensíveis às mudanças no ambiente e se comportar de forma dinâmica”, diz Freeman.
Células e tecidos dependem de proteínas para realizar diversas tarefas e construir estruturas vitais. Uma dessas estruturas, o citoesqueleto, serve como estrutura para a célula, permitindo-lhe funcionar adequadamente. O citoesqueleto é fundamental para manter a forma celular e facilitar as respostas ao meio ambiente. A equipe projetou células artificiais com citoesqueletos funcionais usando uma nova abordagem que contorna as proteínas naturais. Eles desenvolveram uma tecnologia avançada chamada tecnologia de DNA de peptídeo programado. Este método organiza a cooperação entre peptídeos, os blocos básicos de construção das proteínas, e material genético processado para construir o citoesqueleto. Como resultado, estas células projetadas podem adaptar a sua forma e responder aos sinais ambientais, demonstrando o notável potencial da biologia sintética.
“O DNA normalmente não aparece no citoesqueleto. Reprogramamos a sequência de DNA para que ela atue como um material arquitetônico, unindo os peptídeos”, disse Freeman. “Depois que esse material programado foi colocado em uma gota d’água, as estruturas tomaram forma”.
Esta capacidade sem precedentes de programar o ADN dá aos cientistas a capacidade de criar células adaptadas para fins específicos e até mesmo regular a resposta destas células a tensões externas. Embora as células sintéticas criadas no Laboratório Freeman não tenham a complexidade das células vivas, elas oferecem um nível de previsibilidade e resistência a condições adversas, como temperaturas extremas.
Em vez de se concentrar na criação de materiais duráveis, Freeman enfatiza a adaptabilidade dessas células – elas são projetadas para desempenhar determinadas funções e depois se adaptar a novas tarefas.
Ao incorporar diferentes construções de peptídeos ou DNA, esses materiais podem ser adaptados para programar células em tecidos ou tecidos. Tal versatilidade abre oportunidades de integração com outras tecnologias de células sintéticas, revolucionando potencialmente campos como a biotecnologia e a medicina.
“Esta pesquisa nos ajuda a entender do que é feita a vida”, diz Freeman. “Esta tecnologia de células sintéticas nos permitirá não apenas replicar o que a natureza faz, mas também criar materiais superiores aos biológicos”.
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