2422: Cientistas criaram células artificiais capazes de “sentir” e responder a mudanças químicas

CIÊNCIA

Células artificiais que detectam iões de cálcio e respondem com fluorescência

Uma equipa de investigadores do Imperial College de Londres, no Reino Unido, criou células artificiais que detectam e respondem a sinais químicos externos através da activação de uma via artificial de sinalização.

As células são capazes de responder a mudanças químicas: a resposta baseia-se na criação de certas proteínas, no aumento da produção de energia ou até na autodestruição.

Os produtos químicos também são usados pelas células biológicas para se comunicarem umas com as outras e coordenarem uma resposta ou enviar um sinal, como um impulso de dor, por exemplo. Nas células naturais, estas respostas podem ser muito complexas e envolver várias etapas.

Mas James Hindley partiu do princípio de que estes sistemas podem ser desenvolvidos para uso em biotecnologia. “Poderíamos imaginar a criação de células artificiais capazes de detectar marcadores de cancro e sintetizar uma determinada droga para dentro do corpo, ou células artificiais capazes de detectar metais pesados perigosos para o meio ambiente e libertar esponjas selectivas para as limpar”, disse, citado pelo Sci-News.

E da imaginação partiu para a realidade. As células artificiais criadas por Hindley e pela sua equipa possuem células menores (“vesículas”) no interior. A borda da célula é formada por uma membrana que contém poros, que permitem a entrada de iões de cálcio. Dentro da célula, os iões activam enzimas que fazem com que as vesículas libertem partículas fluorescentes.

Quando activada pelo cálcio, uma enzima altera a membrana de uma vesícula, fazendo com que ela liberte partículas fluorescentes através do canal de proteína.

O sistema criado pela equipa de cientistas, que usa células artificias e elementos de diferentes sistemas naturais, é mais simples porque não precisa levar em conta muitas das coisas que as células precisam de usar em sistemas naturais – como subprodutos que são tóxicos para a célula.

Dentro do sistema, os poros da membrana e as enzimas activadas pelo cálcio são de sistemas biológicos existentes: a enzima é retirada do veneno da abelha, por exemplo. A verdadeira mais-valia de usar células artificiais para criar respostas químicas é o facto de elas poderem misturar mais facilmente elementos encontrados na natureza.

“O aspecto plug-and-play do nosso sistema significa que os cientistas podem recolher elementos da natureza para criar novos caminhos químicos projectados com objectivos específicos em mente”, disse o professor Oscar Ces, autor do estudo, recentemente publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences.

Além disso, este sistema é “fácil de configurar” e pode ser usado para testar rapidamente qualquer combinação nova de elementos que os cientistas queiram explorar e desenvolver.

ZAP //

Por ZAP
9 Agosto, 2019

 

1820: Cientistas criam células artificiais capazes de produzir a sua própria energia

CIÊNCIA

Polygon Medical Animation / Flickr

Cientistas desenvolveram em laboratório células artificiais capazes de produzir a sua própria energia química e sintetizar partes da sua própria construção.

Uma equipa de cientistas japoneses recorreu à fotos-sensibilização para produzir uma célula artificial capaz de produzir a sua própria energia. A investigação poderá levar ao desenvolvimento de sensores biológicos super inteligentes.

O facto de estas células conseguir produzir a sua energia faz com que elas sejam muito idênticas às células biológicas reiais. Esta semelhança permite aos cientistas entender como funcionam as células além de desempenhar um importante papel noutras áreas de pesquisa, nomeadamente na produção de órgãos artificiais e outros tecidos corporais.

Yutetsu Kuruma, do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, tem tentado criar uma célula artificial há já vários anos, centrando as suas atenções na membrana da célula. Neste trabalho recente, as células foram envolvidas em membranas lipídicas. Estas, por sua vez, continham as proteínas ATP sintase e bacteriorodopsina, purificadas a partir de células vivas.

As proteínas foram pensadas para trabalhar em conjunto, usando a energia da luz para criar uma diferença de energia dentro da célula e, de seguida, usar essa diferença para construir mais moléculas e mais proteína.

Durante as experiências realizadas em laboratório, o processo de fotossíntese aconteceu tal e qual como os cientistas previram: as células artificiais imitaram as células reais criando RNA mensageiro (mRNA) a partir de ADN e, em seguida, produzindo proteína a partir de mRNA.

Neste processo, a característica que se destaca é a capacidade das células de produzir essa energia. Além disso, a célula artificial consegue produzir a sua própria síntese, potencialmente levando à criação de células artificiais independentes que podem ser sustentadas por conta própria.

No entanto, os cientistas têm ainda muito trabalho pela frente, uma vez que estas células ainda não foram capazes de duplicar toda a gama de proteínas que uma célula real consegue. No entanto, os investigadores acreditam que essa meta pode estar ao alcance com uma configuração actualizada.

Estas células podem ser vitais para uma série de outras áreas de investigação, representando um papel de destaque no estudo das protocélulas que, supostamente, surgiram antes das células modernas.

No que toca a protocélulas, há uma pergunta que se impõe: como é que estas protocélulas produziram energia para criar o seu próprio metabolismo? E é na resposta a esta pergunta que estas células artificiais criadas em laboratório serão fundamentais.

Se duas proteínas de membrana podem produzir energia suficiente para impulsionar a expressão genica (gerar energia), como mostra este estudo publicado recentemente na Nature Communications, então as protocélulas poderiam ter sido capazes de usar a luz solar para evoluir para o que conhecemos como células modernas.

Como a investigação continua, podemos ser capazes de observar o ponto de inflexão do desenvolvimento celular, como aconteceu na Terra primitiva.

ZAP // HypeScience

Por ZAP
8 Abril, 2019

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