Materiais Avançados

Células artificiais com genética própria juntam-se em tecidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/01/2019

Células artificiais com genética própria juntam-se em tecidos
As células sintéticas juntam-se para formar tecidos. [Imagem: Simmel & Dupin - 10.1038/s41557-018-0174-9]

Materiais biológicos sintéticos

Friedrich Simmel e Aurore Dupin, da Universidade Técnica de Munique (TUM), criaram pela primeira vez conjuntos de células artificiais, ou sintéticas, capazes de se comunicar umas com as outras.

As células artificiais, separadas por membranas gordurosas, trocam pequenas moléculas de sinalização química para desencadear reações mais complexas, como a produção de RNA e outras proteínas.

Cientistas de todo o mundo estão trabalhando na criação de sistemas artificiais semelhantes a células que imitem o comportamento dos organismos vivos. Esse esforço, que já resultou em materiais multifuncionais que parecem coisas vivas, géis pulsantes que fazem cálculos e materiais que evoluem, poderão eventualmente permitir que a robótica se incorpore na matéria.

"Nosso sistema é um primeiro passo em direção a materiais biológicos sintéticos semelhantes a tecidos que apresentem um comportamento espacial e temporal complexo, no qual as células individuais se especializam e se diferenciam, não muito diferente dos organismos biológicos," descreveu Simmel.

Células artificiais com genética

As células artificiais são formadas por géis ou gotículas de emulsão encapsuladas em finas membranas de gordura ou polímero. Dentro dessas estruturas, que medem de 10 a 100 micrômetros, as reações químicas e bioquímicas podem ser controladas, ligadas ou desligadas. Simmel e Dupin então as reuniram em estruturas artificiais multicelulares, que eles chamam de "microtecidos".

As reações bioquímicas no interior das gotículas podem produzir RNA e proteínas, dando às células uma espécie de capacidade de expressão gênica.

Células artificiais com genética própria juntam-se em tecidos
Esta microfotografia mostra moléculas sinalizadoras (azul) espalhando-se pelo microtecido, permitindo a comunicação entre as células artificiais. [Imagem: Aurore Dupin/TUM]

Além disso, pequenas moléculas sinalizadoras podem ser trocadas entre as células artificiais através de canais de proteínas incorporados nas membranas, permitindo que as células unam-se temporal e espacialmente entre si. Os sistemas tornam-se assim dinâmicos, como na vida real, com pulsos químicos propagando-se através das estruturas celulares e transmitindo informações. Os sinais também podem atuar como gatilhos, permitindo que células inicialmente idênticas desenvolvam-se de maneira diferente.

Modelos e minifábricas

O desenvolvimento desse tipo de sistema sintético é importante para a pesquisa básica, permitindo investigar questões fundamentais sobre as origens da vida em um modelo versátil e controlável. Os organismos complexos só se tornaram possíveis depois que as células começaram a se especializar e distribuir o trabalho entre células atuando em cooperação mútua.

Mas há também aplicações de natureza tecnológica.

A primeira delas já está no horizonte da equipe: Conjuntos de células artificiais poderão funcionar como minifábricas para produzir biomoléculas específicas, ou como minúsculos sensores de microrrobôs que processem informações e se adaptem a seus ambientes.

Bibliografia:

Signalling and differentiation in emulsion-based multi-compartmentalized in vitro gene circuits
Aurore Dupin, Friedrich C. Simmel
Nature Chemistry
Vol.: 11, pages 32-39
DOI: 10.1038/s41557-018-0174-9




Outras notícias sobre:

    Mais Temas