Além da Biologia: Criando Células Sintéticas Dinâmicas com DNA Programável

Além da Biologia: Criando Células Sintéticas Dinâmicas com DNA Programável

Em um novo estudo publicado emQuímica natural, a pesquisadora da UNC-Chapel Hill Ronit Freeman e seus colegas descrevem as etapas que seguiram para manipular DNA e proteínas -; blocos de construção essenciais da vida -; para criar células que se parecem e se comportam como células do corpo. Esta conquista é a primeira na área e tem implicações para os esforços em medicina regenerativa, sistemas de administração de medicamentos e ferramentas de diagnóstico.

“Com esta descoberta, podemos imaginar a construção de materiais ou tecidos que sejam sensíveis às mudanças no seu ambiente e possam se comportar de forma dinâmica”, diz Freeman, cujo laboratório está no Departamento de Ciências Físicas Aplicadas da Faculdade de Artes e Ciências da UNC.

As células e os tecidos são constituídos por proteínas que se unem para realizar tarefas e formar estruturas. As proteínas são essenciais para formar a estrutura de uma célula, chamada citoesqueleto. Sem eles, as células não poderiam funcionar. O citoesqueleto permite que as células sejam flexíveis, tanto na sua forma como na sua resposta ao ambiente.

Sem utilizar proteínas naturais, o Laboratório Freeman construiu células com citoesqueletos funcionais que podem mudar de forma e responder ao seu ambiente. Para fazer isso, eles usaram uma nova tecnologia programável de peptídeo-DNA que faz com que os peptídeos, os blocos de construção das proteínas e o material genético reaproveitado, trabalhem juntos para formar um citoesqueleto.

O DNA normalmente não é encontrado em um citoesqueleto. Reprogramamos sequências de DNA para atuarem como material arquitetônico, ligando os peptídeos. Depois que esse material programado foi colocado em uma gota d’água, as estruturas começaram a tomar forma.

Ronit Freeman, pesquisador, UNC-Chapel Hill

A capacidade de programar o DNA desta forma significa que os cientistas podem criar células que desempenham funções específicas e até mesmo ajustar a resposta de uma célula a estressores externos. Embora as células vivas sejam mais complexas do que as células sintéticas criadas pelo Laboratório Freeman, elas também são mais imprevisíveis e vulneráveis ​​a ambientes adversos, como temperaturas extremas.

“As células sintéticas eram estáveis ​​mesmo a 122 graus Fahrenheit, abrindo a possibilidade de produzir células com capacidades extraordinárias em ambientes normalmente inadequados para a vida humana”, diz Freeman.

Em vez de criar materiais concebidos para durar, Freeman diz que os seus materiais são adaptados ao propósito -; Execute uma função específica e depois mude para executar uma nova função. Sua aplicação pode ser personalizada adicionando diferentes designs de peptídeos ou DNA para programar células em materiais como tecidos ou tecidos. Estes novos materiais podem ser integrados noutras tecnologias de células sintéticas, todas com aplicações potenciais que poderão revolucionar campos como a biotecnologia e a medicina.

“Esta pesquisa nos ajuda a compreender o que constitui a vida”, diz Freeman. “Esta tecnologia de células sintéticas não só nos permitirá reproduzir o que a natureza faz, mas também criar materiais que superam a biologia.”

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