Cientistas criaram células sintéticas ‘vivas’ coletando ‘peças’ de bactérias

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(Créditos: Nanoclustering/Getty Images)

Traduzido por Julio Batista
Original de Felicity Jones para o ScienceAlert

Pesquisadores da Universidade de Bristol, no Reino Unido, deram um grande passo à frente na biologia sintética, projetando um sistema que desempenha várias funções-chave de uma célula viva, incluindo a geração de energia e a expressão de genes.

Sua célula artificialmente construída até se transformou de uma forma de esfera para uma forma mais natural de ameba nas primeiras 48 horas de ‘vida’, indicando que os filamentos proto-citoesqueléticos estavam funcionando (ou, como os pesquisadores disseram, eram “estruturalmente dinâmicos através de escalas de tempo estendidas”).

Construir algo que se aproxime do que podemos pensar como vivo é longe de ser simples, principalmente graças ao fato de que mesmo o mais simples dos organismos depende de inúmeras operações bioquímicas envolvendo mecanismos complexos para crescer e se replicar.

Os cientistas se concentraram anteriormente em obter células artificiais para executar uma única função, como expressão gênica, catálise enzimática ou atividade de ribozima.

Se os cientistas descobrirem o segredo da construção e programação personalizadas de células artificiais capazes de imitar a vida, isso poderá criar uma riqueza de possibilidades em tudo, desde a manufatura até a medicina.

Enquanto alguns esforços de engenharia se concentram em redesenhar os próprios modelos, outros estão investigando maneiras de reduzir as células existentes a peças que podem ser reconstruídas em algo relativamente novo.

Para realizar este último feito de bioengenharia de baixo para cima, os pesquisadores usaram duas colônias bacterianas – Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa – para tais peças.

Essas duas bactérias foram misturadas com microgotas de um líquido viscoso. Uma população foi capturada dentro das gotículas e a outra foi aprisionada na superfície das gotículas.

Os cientistas então rompem as membranas das bactérias banhando as colônias em lisozima (uma enzima) e melitina (um polipeptídeo que vem do veneno das abelhas).

As bactérias derramaram seu conteúdo, que foi capturado pelas gotículas para criar protocélulas revestidas por membrana.

Os cientistas então demonstraram que as células eram capazes de processamentos complexos, como a produção da molécula de armazenamento de energia ATP por meio da glicólise e a transcrição e tradução de genes.

“Nossa abordagem de montagem de material vivo oferece uma oportunidade para a construção de baixo para cima de construções simbióticas de células vivas/sintéticas, disse o primeiro autor, o químico Can Xu.

“Por exemplo, usando bactérias desenvolvidas pela bioengenharia, deve ser possível fabricar módulos complexos para desenvolvimento nas áreas de diagnóstico e terapêutica da biologia sintética, bem como na biofabricação e biotecnologia em geral.”

No futuro, esse tipo de tecnologia de células sintéticas poderá ser usada para melhorar a produção de etanol para biocombustíveis e processamento de alimentos.

Combinado com o conhecimento baseado em modelos avançados de biologia básica, poderíamos misturar e combinar algumas estruturas enquanto redesenhamos outras completamente para projetar sistemas totalmente novos.

Células artificiais podem ser programadas para fotossintetizar como bactérias purpura ou gerar energia a partir de produtos químicos, assim como as bactérias redutoras de sulfato.

“Esperamos que a metodologia responda a altos níveis de programabilidade”, disseram os pesquisadores.

Este paper foi publicado na Nature.