Bactéria biônica dribla sistema imune com escudo de glóbulo vermelho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2020

Ilustração (em cima) e imagem de microscopia eletrônica de varredura (embaixo) dos microssubmarinos bio-híbridos, fabricados combinando E. coli geneticamente modificadas e nanoeritrossomas feitos a partir de glóbulos vermelhos.
[Imagem: Nicole Buss et al. - 10.1063/1.5130670]

Bio-híbridos

Minúsculos robôs bio-híbridos - uma mistura de materiais biológicos e sintéticos - na escala de micrômetros podem nadar através do corpo e aplicar medicamentos em tumores ou fornecer outras funções de transporte de carga.

Ainda estamos nos primeiros passos rumo a tornar práticas essas possibilidades, mas já fizemos o suficiente para saber que, para terem sucesso em suas tarefas, esses minúsculos robôs biológicos precisam ser feitos com materiais que possam driblar nosso sistema imunológico, que se defende de qualquer coisa estranha que entre no corpo.

Nicole Buss e seus colegas da Universidade de Stuttgart, na Alemanha, acreditam ter encontrado uma boa abordagem para isso tirando proveito dos glóbulos vermelhos naturais e das capacidades também naturais das bactérias, que podem não apenas se mover, mas também navegar em direção a determinados produtos químicos ou serem controladas remotamente usando sinais magnéticos ou sonoros.

O resultado são microssubmarinos autopropelidos que combinam uma variedade da bactéria E. coli, conhecida como MG1655, e eritrossomos, pequenas estruturas feitas de glóbulos vermelhos.

Os eritrossomos artificiais são nanovesículas fabricadas "esvaziando" glóbulos vermelhos, tirando seu interior, mas mantendo as membranas e filtrando-as até que atinjam uma dimensão em nanoescala. Essas pequenas sacolas ligam-se à membrana bacteriana por uma forte ligação biológica não-covalente entre a biotina e a estreptavidina. Esse processo preserva duas importantes proteínas da membrana dos glóbulos vermelhos: a TER119, necessária para fixar os nanoeritrossomos, e a CD47, para impedir que o conjunto seja alvejado pelos macrófagos, células do sistema imune.

Processo de fabricação das estruturas derivadas dos glóbulos vermelhos que protegem o nanorrobô biônico do sistema imunológico.
[Imagem: Nicole Buss et al. - 10.1063/1.5130670]

Motor biológico

A bactéria E. coli geneticamente modificada funciona como um bioatuador, uma máquina biológica que faz o trabalho mecânico de propelir o conjunto através do corpo e ainda carregar as sacolas de glóbulos vermelhos penduradas em sua membrana externa pela proteína TER119.

Usando a rotação de seus flagelos, a bactéria carregou os nanoeritrossomos de glóbulos vermelhos em velocidades 40% mais altas do que outros microssubmarinos similares, e o teste demonstrou uma resposta imune reduzida. Embora a reação do sistema imunológico ainda exista, ela pode ser minimizada controlando-se o tamanho dos nanoeriotrossomas e fazendo ajustes na densidade da cobertura de nanoeritrossomas sobre a membrana bacteriana.

"Este trabalho é um trampolim importante em nosso objetivo abrangente de desenvolver e implantar microrrobôs bio-híbridos para entrega de cargas terapêuticas," disse o professor Metin Sitti. "Se você diminuir o tamanho dos glóbulos vermelhos até a nanoescala e funcionalizar o corpo das bactérias, você pode obter propriedades superiores adicionais que serão cruciais na translação dos microrrobóticos médicos [dos laboratórios] para as clínicas".

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