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.
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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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