Pesquisadores da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos, anunciaram um avanço considerado inédito na área da biologia sintética ao desenvolverem uma célula artificial capaz de crescer, duplicar seu material genético e se dividir, completando todo o ciclo celular. Batizado de SpudCell, o sistema foi construído exclusivamente com componentes químicos conhecidos, sem recorrer a células vivas como ponto de partida.
De acordo com os responsáveis pelo estudo, esta é a primeira vez que uma célula sintética criada integralmente em laboratório consegue realizar todas as funções essenciais para se reproduzir ao longo de várias gerações. Embora os resultados ainda não tenham passado pela revisão por pares, processo em que pesquisadores independentes avaliam a metodologia e as conclusões antes da publicação definitiva em uma revista científica, o trabalho já está disponível na plataforma científica Biotic.
Diferentemente de pesquisas anteriores, que modificavam células já existentes, a SpudCell foi montada molécula por molécula. Os cientistas utilizaram DNA, proteínas, enzimas e uma membrana formada por lipídios, recriando artificialmente os principais elementos que compõem uma célula.
O genoma da célula sintética possui aproximadamente 90 mil pares de bases distribuídos em sete moléculas de DNA. Além disso, ela conta com 36 enzimas responsáveis pela produção das proteínas necessárias para manter suas atividades biológicas.
O crescimento da SpudCell ocorre por meio da incorporação de pequenas vesículas lipídicas, estruturas semelhantes a minúsculas bolhas envolvidas por membranas de gordura. Essas vesículas fornecem tanto os lipídios necessários para ampliar a membrana celular quanto moléculas indispensáveis para o funcionamento interno da célula. Segundo os pesquisadores, o próprio DNA controla quando esse processo deve ocorrer, regulando o tamanho que a célula precisa atingir antes de iniciar sua divisão.
Outro ponto que chamou a atenção da equipe foi o mecanismo utilizado para a divisão celular. Nas células naturais, esse processo depende do citoesqueleto, uma estrutura interna responsável por organizar a separação da célula em duas partes. Na SpudCell, porém, a divisão acontece de forma diferente. Proteínas produzidas pela própria célula se acumulam na superfície da membrana até gerar tensão suficiente para provocar sua separação, demonstrando que esse processo pode ocorrer sem a participação do citoesqueleto.
Durante os experimentos, os pesquisadores também observaram um comportamento semelhante ao da seleção natural. Após introduzirem uma alteração genética que aumentava a produção de uma proteína ligada ao crescimento celular, verificaram que essas versões modificadas passaram a crescer mais rapidamente e produzir um número maior de descendentes. Depois de cinco gerações, elas se tornaram predominantes na população, especialmente em ambientes com menor disponibilidade de nutrientes.
Para os cientistas, esse resultado indica que mesmo um sistema totalmente sintético pode apresentar mecanismos comparáveis aos observados na evolução biológica, permitindo estudar como determinadas características passam a predominar ao longo das gerações.
Segundo a equipe, o principal mérito da pesquisa é demonstrar que processos considerados fundamentais para a vida podem ser reproduzidos utilizando apenas componentes químicos definidos. Como cada molécula empregada na construção da célula é conhecida e controlada pelos pesquisadores, torna-se possível acompanhar com precisão o papel desempenhado por cada uma delas durante o funcionamento do sistema, algo extremamente difícil em células naturais, que possuem milhares de componentes atuando simultaneamente.
Apesar do avanço, a SpudCell ainda apresenta limitações importantes. Atualmente, ela depende do fornecimento externo de nutrientes para crescer e utiliza ribossomos extraídos da bactéria Escherichia coli para produzir proteínas. Os pesquisadores também identificaram que, após algumas gerações, parte das células-filhas deixa de receber todo o conjunto de DNA necessário para continuar funcionando adequadamente.
A próxima etapa do projeto será tornar a célula mais independente, permitindo que produza seus próprios ribossomos e aperfeiçoando o mecanismo de distribuição do material genético durante a divisão celular. A expectativa dos pesquisadores é que esses avanços aproximem cada vez mais as células sintéticas do comportamento observado nos organismos naturais, ampliando o conhecimento sobre a origem da vida e abrindo novas possibilidades para aplicações em biotecnologia, medicina e engenharia genética.
