Cientistas criaram vida artificial que se reproduz perfeitamente

Lijie Sun / J. Craig Venter Institute

Cientistas criaram um organismo sintético unicelular que se divide e se multiplica como uma célula real. O avanço poderia um dia ajudar os pesquisadores a construir computadores minúsculos e pequenas fábricas produtoras de drogas usando estas células sintéticas.

Claro, esse futuro provavelmente não será realidade por muitos anos.

Há tantas maneiras pelas quais este próximo século da biologia pode potencialmente mudar nossas vidas para melhor”, disse a autora sênior Elizabeth Strychalski, líder do Grupo de Engenharia Celular do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST, EUA). Por exemplo, Strychalski e seus colegas planejam projetar sensores vivos que possam fazer medições de seus ambientes circundantes, monitorando a acidez, temperatura e níveis de oxigênio nas proximidades.

Essas células sensoriais também poderiam ser fabricadas para produzir produtos específicos — ou seja, medicamentos — e poderiam potencialmente ser colocadas dentro do próprio corpo humano. “Uma visão é que quando a célula sente o corpo doente, então ela pode fazer essa terapêutica…”, disse Strychalski. Outras células poderiam ser cultivadas em laboratório e usadas para produzir alimentos e combustíveis eficazmente, enquanto outras ainda poderiam ser feitas para executar funções computacionais em escala molecular, acrescentou.

Mas, novamente, essas são todas visões para o futuro. Para chegar lá, os cientistas precisam desempacotar os mistérios da célula em um nível fundamental antes que eles possam manipulá-los em seus organismos sintéticos.

No novo estudo, Strychalski e seus colegas deram um passo em direção a esse objetivo e publicaram seus resultados em 29 de março na revista Cell. Eles começaram com uma célula sintética existente chamada JCVI-syn3.0, que foi criada em 2016 e contém apenas 473 genes, informou a Scientific American. Para comparação, a bactéria Escherichia coli tem cerca de 4 mil genes, de acordo com um comunicado.

Esta célula básica foi criada a partir da bactéria Mycoplasma genitalium, um microorganismo sexualmente transmissível, do qual os pesquisadores removeram o DNA natural e substituíram por seu próprio DNA sintético. Ao criar o JCVI-syn3.0, os cientistas queriam aprender quais genes são absolutamente essenciais para uma célula sobreviver e funcionar normalmente, e quais são supérfluos.

Mas enquanto o JCVI-syn3.0 poderia construir proteínas e replicar seu DNA sem problemas, a célula minimalista não poderia se dividir em esferas uniformes. Em vez disso, ela se dividiu por acaso, produzindo células filhas de muitas formas e tamanhos diferentes. Strychalski e sua equipe se propuseram corrigir esse problema adicionando genes à célula básica.

Após anos de trabalho, os cientistas produziram JCVI-syn3A, que contém um total de 492 genes. Sete desses genes são críticos para a divisão celular normal, eles descobriram.

“Alguns dos genes na célula mínima não tinham função conhecida”, disse o coautor James Pelletier, que na época do trabalho era um estudante de pós-graduação no Centro de Bits e Átomos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Da mesma forma, “descobriu-se que alguns dos genes que a célula precisa para se dividir anteriormente não tinham uma função conhecida”, disse ele. A reintrodução desses genes permitiu que a célula mínima se dividisse em esferas perfeitamente uniformes.

Alguns desses genes importantes provavelmente interagem com a membrana celular, com base em suas sequências genéticas, disse Pelletier. Isso pode significar que eles alteram as propriedades físicas da membrana, tornando-a maleável o suficiente para se dividir adequadamente, ou que geram forças dentro da membrana que incentivam a divisão, disse ele. Mas, por enquanto, a equipe não sabe que mecanismos específicos os genes usam para ajudar as células a se dividirem, observou ele.

“Nosso estudo não foi projetado para descobrir os mecanismos dentro da célula associados a cada um desses genes de função desconhecida”, disse Strychalski. “Isso deve ocorrer em um estudo futuro.”

Enquanto os pesquisadores continuam a sondar os mistérios da célula mínima, outros biólogos sintéticos estão trabalhando com sistemas ainda mais simplistas. A biologia sintética existe em um espectro, desde “uma sopa de produtos químicos inanimados até a glória total de uma célula mamífera ou uma célula bacteriana”, disse Strychalski. O futuro do campo poderia nos levar a maravilhas inovadoras, como computadores do tamanho de células, mas, por enquanto, o trabalho é em grande parte impulsionado por uma curiosidade sobre como os elementos básicos de construção da vida se unem, e o que isso pode nos dizer sobre nós mesmos, disse ela.

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