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Computador de DNA consegue identificar doenças

Computador de DNA já consegue identificar doenças
O processador de DNA identifica os anticorpos de uma doença e então determina se a liberação do medicamento é necessária ou não.[Imagem: ICMS Animation Studio/TUE]

Computador biológico

Pesquisadores holandeses demonstraram a possibilidade de liberação controlada de medicamentos na corrente sanguínea utilizando computadores de DNA.

Para isso, eles desenvolveram o primeiro processador de DNA capaz de detectar vários anticorpos no sangue e realizar cálculos com base nessas informações, decidindo o que fazer a seguir.

Este é um passo importante rumo ao desenvolvimento de medicamentos inteligentes que permitam um melhor controle da dosagem da medicação, produzindo menos efeitos secundários e a um custo mais baixo, além da aplicação localizada, evitando os danos colaterais muitas vezes devastadores, por exemplo, das quimioterapias.

"A pesquisa em testes diagnósticos tende a se concentrar no 'reconhecimento', mas o que é especial neste sistema é que ele pode pensar e pode ser conectado a um sistema de atuadores, para a dispensação de medicamentos," disse o professor Maarten Merkx, da Universidade de Tecnologia de Eindhoven.

Computador de DNA

A técnica pode ser comparada a um sistema de segurança que abre a porta dependendo da pessoa que se aproxima. Se a câmera reconhece a pessoa, a porta abre, mas se a pessoa for desconhecida, a porta permanecerá trancada.

Além de serem portadoras das informações genéticas, as moléculas de DNA são altamente adequadas para a realização de cálculos que levem a decisões assim. Como a sequência de DNA determina com quais outras moléculas cada DNA pode reagir, torna-se possível programar circuitos lógicos, dirigidos por reações químicas.

Isto já permitiu não apenas fazer cálculos computacionais dentro de células vivas, inclusive com processamento em multitarefa, como também gravar imagens e vídeo nas moléculas de DNA e até guiar a fabricação de transistores eletrônicos comuns, rumo à criação de interfaces entre o biológico e o eletrônico.

Contudo, as aplicações biomédicas dos processadores de DNA - justamente as mais promissoras - têm sido limitadas porque a entrada de dados para esses computadores biológicos, que todos sonham em ver atacando seletivamente as células de câncer, consistem tipicamente em outras moléculas de DNA ou RNA. E, para determinar se alguém tem uma determinada doença, é essencial medir a concentração de anticorpos específicos - agentes que o nosso sistema imunológico produz quando estamos doentes.

Computador de DNA já consegue identificar doenças
As moléculas de DNA são programadas para formar portas lógicas (Multiplex, OR, NOR etc) que fazem cálculos complexos e simultâneos. [Imagem: W. Engelen et al. - 10.1038/NCOMMS14473]

Liberação inteligente de medicamentos

O que a equipe holandesa conseguiu agora foi ligar a presença de anticorpos a um computador de DNA. O sistema traduz a presença de cada anticorpo em uma peça específica de DNA, a partir da qual o processador pode decidir se está diante de um ou mais anticorpos e, assim, determinar se a liberação do medicamento é necessária.

"A presença de uma determinada molécula de DNA coloca em movimento uma série de reações através das quais podemos fazer o computador de DNA executar vários programas," explicou Wouter Engelen, principal responsável pela criação do sistema. "Nossos resultados mostram que podemos usar o computador de DNA para controlar a atividade das enzimas, mas acreditamos que também deve ser possível controlar a atividade de um anticorpo terapêutico".

Agora que a equipe constatou que o computador de DNA gera os resultados corretos, eles precisarão anexá-lo a um sistema atuador, possivelmente nanopartículas encapsuladoras que sejam avisadas para se abrir e liberar as moléculas do medicamento que levam em seu interior.

Bibliografia:

Antibody-controlled actuation of DNA-based molecular circuits
W. Engelen, L. Meijer, T. de Greef, M. Merkx
Nature Communications
DOI: 10.1038/NCOMMS14473




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