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| Células sintéticas criadas com tecnologia programável de peptídeo-DNA que direciona peptídeos, os blocos de construção das proteínas, e material genético reaproveitado para trabalharem juntos para formar um citoesqueleto, mostrado em fúscia. Crédito: UNC-Chapel Hill |
Em um novo estudo publicado na Nature Chemistry, a pesquisadora Ronit Freeman da UNC-Chapel Hill e seus colegas descrevem os passos que tomaram para manipular DNA e proteínas - blocos de construção essenciais da vida - para criar células que se parecem e agem como células do corpo. Essa conquista, uma estreia na área, tem implicações para esforços em medicina regenerativa, sistemas de entrega de medicamentos e ferramentas de diagnóstico.
"Com essa descoberta, podemos pensar em projetar tecidos ou tecidos que possam ser sensíveis a mudanças em seu ambiente e se comportar de maneira dinâmica", diz Freeman, cujo laboratório fica no Departamento de Ciências Físicas Aplicadas da UNC College of Arts and Sciences.
Células e tecidos são feitos de proteínas que se unem para realizar tarefas e formar estruturas. As proteínas são essenciais para a formação da estrutura de uma célula, chamada citoesqueleto. Sem ele, as células não seriam capazes de funcionar. O citoesqueleto permite que as células sejam flexíveis, tanto na forma quanto na resposta ao ambiente.
Sem usar proteínas naturais, o Laboratório Freeman construiu células com citoesqueletos funcionais que podem mudar de forma e reagir ao ambiente. Para fazer isso, eles usaram uma nova tecnologia programável de peptídeo-DNA que direciona peptídeos, os blocos de construção de proteínas, e reaproveitou material genético para trabalhar em conjunto para formar um citoesqueleto.
"O DNA normalmente não aparece em um citoesqueleto", diz Freeman. "Reprogramamos sequências de DNA para que ele atue como um material arquitetônico, ligando os peptídeos. Uma vez que esse material programado foi colocado em uma gota de água, as estruturas tomaram forma."
A capacidade de programar o DNA dessa forma significa que os cientistas podem criar células para desempenhar funções específicas e até mesmo ajustar a resposta de uma célula a fatores externos de estresse. Embora as células vivas sejam mais complexas do que as células sintéticas criadas pelo Laboratório Freeman, elas também são mais imprevisíveis e mais suscetíveis a ambientes hostis, como temperaturas severas.
"As células sintéticas foram estáveis mesmo a 50 graus Celsius, abrindo a possibilidade de fabricar células com capacidades extraordinárias em ambientes normalmente inadequados à vida humana", diz Freeman.
Em vez de criar materiais feitos para durar, Freeman diz que seus materiais são feitos para tarefas - desempenhar uma função específica e então se modificar para servir a uma nova função. Sua aplicação pode ser customizada pela adição de diferentes designs de peptídeo ou DNA para programar células em materiais como tecidos ou tecidos. Esses novos materiais podem se integrar com outras tecnologias de células sintéticas, todas com potenciais aplicações que podem revolucionar campos como a biotecnologia e a medicina.
"Esta pesquisa nos ajuda a entender o que torna a vida possível", diz Freeman. "Esta tecnologia de célula sintética não apenas nos permitirá reproduzir o que a natureza faz, mas também criar materiais que superam a biologia."
Traduzo de Phys.org