Células artificiais acendem para avisar que encontraram substâncias

Detecção simultânea de múltiplas moléculas alvo por um coquetel de células artificiais.[Imagem: Atsushi Ogawa-Ehime University]

Biodetecção

Quando queremos medir as coisas no corpo humano - ou em qualquer outra coisa viva - um caminho promissor consiste na detecção de proteínas. E, quando essas proteínas são encapsuladas em membranas lipídicas, imitando células naturais, esses sistemas acelulares (sem células) podem evitar os efeitos adversos dos inibidores de expressão circundantes, criando biossensores muito precisos e confiáveis.

O biossensor reconhece a molécula-alvo e então expressa uma proteína repórter, por exemplo uma proteína brilhante. Para traduzir o sinal, usam-se "ribochaves", que são sequências reguladoras de genes responsivas a moléculas. Já foram demonstradas várias ribochaves sintéticas, incluindo seu uso como sensores artificiais - o nome técnico desses interruptores é "RNA regulador responsivo ao analito".

Mas havia um problema crucial: Os sistemas existentes são baseados em sistemas livres de células procarióticas e, portanto, não funcionam bem à temperatura ambiente. Além disso, é complicado ajustar as ribochaves para que cada uma consiga detectar uma molécula diferente.

Hajime Takahashi e colegas da Universidade Ehime, no Japão, acabam de superar esse problema.

"Utilizamos um sistema livre de células eucarióticas (extrato de gérmen de trigo), que funciona em uma ampla faixa de temperatura ambiente, e uma ribochave sintética altamente modular (com regulação positiva) que funciona eficientemente nessa faixa. Para este último, podemos alterar a especificidade do alvo simplesmente substituindo o domínio de reconhecimento do alvo na ribochave com base em nosso método exclusivo de projeto racional," detalhou a equipe.

Além da versatilidade dos biossensores, tudo funciona a temperatura ambiente, abrindo caminho para seu uso prático.
[Imagem: Hajime Takahashi et al. - 10.1021/acssynbio.4c00696]

Células artificiais como sensores

Para demonstrar sua nova plataforma, a equipe criou três tipos de interruptores sintéticos, cada um para um fármaco-alvo, e então fundiu cada um deles ao gene correspondente que codifica uma proteína também diferente - uma proteína acende em verde, outra em vermelho e a terceira em amarelo, fornecendo sinais claros de qual molécula foi detectada.

Os biossensores foram encapsulados com extrato de gérmen de trigo, criando lipossomas do tamanho de células. São autênticas células artificiais, cada uma não apenas detectando um fármaco diferente, mas também brilhando com uma intensidade que depende da concentração do seu alvo.

"Além disso, devido à sua alta ortogonalidade, um coquetel dessas células artificiais permitiu a detecção simultânea dos três alvos à temperatura ambiente," concluiu a equipe.

A expectativa é que esta inovação, longamente esperada, facilite todas as pesquisas em nível de laboratório. Mais no futuro, abre-se a possibilidade de uso da tecnologia para novos tipos de exames de saúde, para detectar biomarcadores indicadores de saúde ou doença.

Fonte: Células artificiais acendem em várias cores quando detectam substâncias-alvo

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