Notícia

Células poderiam funcionar como computadores?

Getty Images

Fonte

ETHZ | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

sábado, 13 março 2021 16:20

Áreas

Bioeletrônica. Bioinformática. Bioquímica.

As células biológicas podem um dia ser equipadas com programas genéticos artificiais que funcionam da mesma forma que os sistemas eletrônicos. Essas células reprogramadas poderiam realizar tarefas médicas em nossos corpos, como diagnosticar doenças ou fornecer tratamentos. Uma potencial aplicação seria as células imunes alteradas que combatem as células tumorais. Como as células tumorais têm características genéticas diferentes, o seguinte programa bioquímico, por exemplo, teria que ser executado nas células terapêuticas: “Destruir uma célula se for do tipo X, Y ou Z”.

Em matemática e eletrônica, essa função é chamada de porta OU. “Elas são necessários nos processos de tomada de decisão sempre que várias coisas diferentes levam ao mesmo resultado, quando você tem que lidar com insumos alternativos ao mesmo tempo”, explicou Jiten Doshi, um aluno de doutorado do grupo de pesquisa do Dr. Yaakov Benenson, professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Biossistemas do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique), na Suíça. Em colaboração com colegas, Doshi e o Dr. Benenson desenvolveram pela primeira vez uma porta OR – um elemento de comutação molecular que emite um sinal de saída bioquímico quando mede um de dois ou mais sinais de entrada bioquímicos – em células humanas.

As portas OR anteriores implementadas em células biológicas eram bastante simples, como explicou o Dr. Benenson. Quando, por exemplo, uma célula deveria secretar uma substância em resposta ao sinal X ou sinal Y, os cientistas combinaram dois sistemas: um que secretava a substância em resposta ao sinal X e outro que liberava a substância em resposta ao sinal Y. A nova porta OR dos cientistas do ETH Zurique, diferentemente, é uma verdadeira porta OR – que compreende um único sistema. Como acontece com todos os sistemas biológicos, seu design assume a forma de uma sequência de DNA. No caso da nova porta, essa sequência é significativamente mais curta porque é um sistema em vez de dois separados.

Inspiração na natureza

Para realizar a porta OR, os pesquisadores do ETH Zurique usaram a transcrição, o processo celular no qual a informação de um gene é lida e armazenada na forma de uma molécula de RNA mensageiro. Esse processo é iniciado por uma classe de moléculas conhecidas como fatores de transcrição, que se ligam de maneira específica a uma “sequência de ativação” (promotor) de um gene. Existem também genes com várias dessas sequências de ativação. Um exemplo disso é um gene chamado CIITA, que possui quatro dessas sequências em humanos.

Os pesquisadores do ETH Zurique se inspiraram nesse gene e desenvolveram construções sintéticas com um gene responsável pela produção de um corante fluorescente e que possui três sequências de ativação. Até dois fatores de transcrição e uma ou mais pequenas moléculas de RNA se ligam especificamente e controlam cada uma dessas sequências. A construção do gene produz o corante quando a transcrição é iniciada através de pelo menos uma das três sequências de ativação – isto é, através da sequência 1 ou sequência 2 ou sequência 3. Os pesquisadores depositaram um pedido de patente para este novo sistema.

Formas mais complexas de diagnóstico e tratamento

Espera-se que esse processamento de informação celular seja usado principalmente em diagnósticos e tratamentos médicos. “Os tratamentos médicos de hoje são geralmente bastante simples: muitas vezes tratamos doenças com apenas um único medicamento, independentemente de quão complexas sejam a biologia e as causas das doenças”, disse o Dr. Benenson. Isso contrasta com a maneira como um organismo lida com as mudanças externas. As reações de estresse do corpo, por exemplo, podem ser muito complexas.

“Nossa abordagem de processamento de informação biomolecular oferece a promessa de usar redes genéticas artificiais que podem identificar e processar diferentes sinais para um dia desenvolver sistemas de diagnóstico celular complexos e formas potencialmente mais eficazes de tratamento”, concluiu o Dr. Benenson.

Essas formas de tratamento também identificariam quando um estado normal foi alcançado após o tratamento bem-sucedido. Por exemplo, um tratamento ideal para o câncer combate as células tumorais enquanto estiverem presentes no corpo, mas não combate o tecido saudável, porque isso causaria danos.

O estudo foi publicado na revista científica Cell Reports.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês)

Fonte: Fabio Bergamin, ETH ZUrique. Imagem: Getty Images.

Em suas publicações, o Portal Tech4Health da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal Tech4Health tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.