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O que são células artificiais e por que cientistas as estudam

Estruturas poderão servir de base para estabelecer uma teoria plausível para a origem da vida

 

Em setembro de 2017, pesquisadores de 17 laboratórios holandeses fundaram o grupo BaSyC (acrônimo criado a partir da frase em inglês Construindo uma Célula Sintética). Ele tem como objetivo construir um sistema similar a uma célula, capaz de crescer e se multiplicar.

Um ano depois, a americana NSF (sigla em inglês para Fundação Nacional de Ciência) anunciou seu primeiro programa voltado especificamente ao desenvolvimento de células sintéticas, com uma verba de US$ 10 milhões. Entenda o que são esses organismos e por que eles têm mobilizado esforços de cientistas.

O que são células artificiais

De acordo com o artigo “Células artificiais: da ciência básica às aplicações”, publicado em novembro de 2016 na revista acadêmica Materials Today, a ideia de criar células artificiais foi lançada em 1957 pelo cientista médico canadense Thomas Ming Swi Chang.

Naquele ano, em um laboratório improvisado em seu quarto no alojamento estudantil da Universidade de McGill, Chang criou pequenos sacos formados por membranas plásticas permeáveis, capazes de carregar hemoglobina de maneira eficaz, comparável a uma célula biológica.

Esforços do tipo continuaram a ocorrer desde então. O artigo da Materials Today divide as células artificiais em dois tipos:

Típicas

Têm estruturas similares àquelas de células biológicas e têm ao menos uma das características-chave delas. Idealmente, elas seriam tão similares às biológicas que poderiam ser consideradas “vivas”, o que inclui a realização de funções como evoluir, se reproduzir de forma autônoma, metabolizar substâncias e morrer. “No entanto, mesmo os organismos viventes mais simples conhecidos são muito complexos, e levar a cabo os esforços para sintetizar células artificiais “viventes” pode ser árduo e muito desafiador”, diz o trabalho. Três características essenciais são: a presença de membranas semipermeáveis que protegem as células e suas partes do ambiente externo, ao mesmo tempo em que permitem trocas seletivas com ele; moléculas de DNA ou RNA que carregam informações genéticas, viabilizam a evolução e regulam a dinâmica da célula; formas de obtenção de energia que permitem que ela se mantenha ativa

Não típicas

São materiais sintéticos que imitam uma ou mais propriedades das células biológicas, e que não têm restrições quanto a sua estrutura, ou seja, não precisam se assimilar às células biológicas. Uma outra definição para esses materiais seria o de “imitadores de células”, em uma tradução livre do trabalho (“cell mimics”), pois elas mimetizam algumas das funções, características das superfícies, formatos e mesmo a morfologia das células biológicas

No futuro, essas células poderão vir a realizar algumas funções como:

  • Ser usadas como sistemas que simulam os presentes nos seres vivos apenas como base para pesquisas que visam entender melhor as células biológicas
  • Ser usadas no lugar de células biológicas, para adicionar funções que não estão presentes nestas. Por exemplo: conduzir drogas até os seus destinos, detectar e atacar células cancerígenas, detectar substâncias tóxicas, aumentar a precisão de testes diagnósticos
  • Servir de base para a elaboração de uma teoria plausível para a origem da vida

De acordo com o trabalho, há duas estratégias essenciais para a criação de células. Uma delas é a abordagem “de cima para baixo”, em que se inibem ou alteram os genes considerados não essenciais de organismos simples para criar células diferentes.

Um marco no desenvolvimento de células artificiais por essa estratégia ocorreu em 2010, fruto do trabalho de uma equipe do instituto de pesquisas J. Craig Venter Institute, nos Estados Unidos. Os pesquisadores criaram um novo genoma – ou seja, conjunto de genes – bacteriano, unindo o genoma de uma bactéria chamada Mycoplasma mycoides com pequenos trechos de DNA processados em computador e sintetizados em laboratório.

Eles transplantaram o novo genoma para uma célula bacteriana, que se dividiu várias vezes e gerou bilhões de novas células de Mycoplasma mycoides.

O outro método parte do começo, montando materiais não vivos para criar uma nova célula.

Segundo uma reportagem publicada em novembro de 2018 na revista acadêmica Nature, cientistas têm avançado principalmente no que tange à recriação de membranas formadas por lipídios, similares àquelas que cercam as células, e criam divisões entre seus componentes internos.

Isso porque a compartimentação desses elementos e moléculas é importante para que as células trabalhem de maneira adequada.

Um artigo publicado em novembro de 2018 na revista Science descreve o que seria uma das células sintéticas mais promissoras já criadas, da autoria de pesquisadores da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos.

Eles utilizaram um pequeno chip de silicone com canais repletos de fluidos microscópicos que expeliam, compassadamente, pequenas gotas contendo materiais como DNA, minerais de argila e moléculas de sais. Eles utilizaram luz ultravioleta e tratamentos químicos que levaram uma membrana porosa a se formar ao redor de cada pequena gota.

Em paralelo, minerais e o DNA dentro dessas gotas se condensaram em um gel com a textura de lentes de contato macias. Isso seria uma versão simplificada do núcleo celular.

Eles realizaram experimentos em que inseriram filetes de DNA que decodificam proteínas fluorescentes verdes. E conseguiram fazer com que as células artificiais sintetizassem essas proteínas e brilhassem.

 

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