Pesquisadores da Universidade de Minnesota afirmam ter criado a primeira célula sintética feita inteiramente do zero e observado esse sistema passar por um ciclo completo de “vida” - incluindo a reprodução.
“Esta é a coisa mais fascinante e importante que já fiz no meu trabalho, e a ficha de que isso estava mesmo acontecendo demorou um pouco para cair”, disse à ScienceAlert a bióloga sintética Kate Adamala, uma das líderes do projeto.
“Nós reproduzimos na química o que antes só era possível na biologia: o conjunto completo de comportamentos de uma célula. Isso prova que as funções mais fundamentais da vida, como crescimento e replicação, não precisam de uma centelha misteriosa e mágica”, afirma.
O que é a SpudCell e o que ela sugere
O projeto recebe o nome de SpudCell e tem um genoma de apenas 90 pares de quilobases (kbp). Para comparar, o genoma humano tem cerca de 3 milhões de kpb, e biólogos antes presumiam que uma célula viva precisaria de no mínimo 113 kpb de informação genética para funcionar adequadamente.
Adamala e seus colegas dizem que a SpudCell parece empurrar esses limites - embora o trabalho ainda não tenha sido publicado formalmente nem tenha passado por revisão por pares.
Ainda assim, o material foi disponibilizado no site de uma nova instituição de bioengenharia sem fins lucrativos que Adamala ajudou a fundar, a Biotic.
Quando Adamala viu o resultado pela primeira vez, ela relata ter ficado em choque.
“Fiquei muito feliz, aliviada e um pouco desconfiada porque eu sempre checo os resultados duas e três vezes”, contou à ScienceAlert.
“Quando todos os controles e os controles dos controles e controles adicionais foram feitos, já não era mais surpresa.”
Segundo a revista Science, a SpudCell enfrentou obstáculos no processo de publicação: aparentemente, um revisor da Cell, um periódico científico de prestígio, afirmou que o projeto não era biologia de verdade.
Parte disso pode estar ligada ao fato de que a SpudCell não cumpre totalmente os requisitos para ser considerada “vida”: ela não consegue se replicar por muitas gerações e, por isso, também não consegue evoluir.
“Eu acho que biólogos talvez não apreciem a importância da simplicidade, do ponto de vista de engenharia química, de uma célula mínima”, explicou Adamala à ScienceAlert.
“A SpudCell não parece grande coisa se você a avalia pela régua dos sistemas biológicos naturais: é um ciclo de crescimento e replicação muito lento, e um metabolismo de alta demanda.”
Como a SpudCell é montada (lipossomo e plasmídeos)
Cada SpudCell artificial é composta por um lipossomo - uma esfera de gorduras que imita a membrana externa de uma célula real - envolvendo sete plasmídeos, pequenas unidades de DNA (frequentemente encontradas em bactérias) que são um pouco diferentes dos cromossomos mais conhecidos.
Em conjunto, esses sete plasmídeos formam o genoma da SpudCell, com todos os seus 90 kbp.
A “célula” também vem equipada com um “sistema de expressão de proteínas” embutido, que transforma as instruções genéticas do DNA em ação. É isso que permite à “célula” converter os nutrientes que absorve do líquido ao redor em materiais úteis e viabiliza a divisão celular.
De acordo com os pesquisadores, o sistema SpudCell é capaz de “seleção, replicação do genoma, crescimento, aquisição de recursos por alimentação e divisão codificada geneticamente”.
Por que criar células sintéticas do zero?
Você pode estar se perguntando por que cientistas querem construir células artificiais do zero.
Além de investigar a questão fundamental de onde, de fato, está o limiar da vida, sistemas futuros semelhantes a células sintéticas poderiam ser projetados para funcionar como minifábricas biológicas, produzindo materiais orgânicos como medicamentos, biomateriais, compostos químicos e outros itens úteis.
Laboratórios já usam bactérias geneticamente modificadas e outros microrganismos com esse objetivo, e isso também se assemelha à forma como a insulina de grau farmacêutico é produzida.
Uma célula totalmente sintética poderia trazer eficiências e especificidades capazes de superar biotecnologias atuais.
Também é possível que se mostre menos útil do que os projetos da própria natureza.
Limitações atuais da SpudCell e o que pode vir depois
No momento, as SpudCells não persistem por mais do que algumas gerações. Elas não conseguem produzir o próprio sistema de expressão de proteínas e tampouco regular o metabolismo, de modo que dependem totalmente de substâncias e componentes presentes no meio líquido em que flutuam.
Essas estruturas também não têm citoesqueleto, a armação interna que sustenta células naturais. Isso simplifica o sistema, mas também significa que elas não conseguem transportar materiais internamente nem eliminar resíduos.
Ainda assim, o trabalho oferece uma prova de conceito para que outros cientistas avancem a partir daí - e algo que deve ser acompanhado de perto nos próximos anos.
“Nossa meta é ter plena capacidade operacional para engenheirar a biologia”, disse Adamala à ScienceAlert.
“Para isso, precisamos saber onde cada bloco de construção se encaixa, precisamos de uma planta completa. É isso que a SpudCell fornece, e nenhuma outra célula conhecida hoje. Temos esquemas completos dela, então podemos engenheirar sobre esse chassi.”
“Espero que outras pessoas ampliem esse chassi para adicionar uma divisão mais robusta (alguém coloque um citoesqueleto aí, por favor!), e acrescentem vias metabólicas mais robustas”, acrescentou.
“Depois eu tiro férias de um ano ou faço outra loucura para comemorar.”
A pesquisa ainda não foi revisada por pares, mas uma pré-publicação está disponível no site da Biotic.
Este artigo teve verificação de fatos por Rebecca Dyer e edição de Clare Watson. Embora tenhamos orgulho do nosso processo, somos humanos. Se você encontrar algum erro, por favor, avise.
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