Células são parecidas com computadores?

Células basicamente têm as mesmas funções que computadores. Eles enviam e recebem entradas e saídas de sinais em conformidade. Se você toma um Frappuccino, seus picos de açúcar no sangue, e suas células pancreáticas obtém a mensagem. Saída: mais insulina.

Mas a computação celular é mais do que apenas uma metáfora conveniente. Nas últimas duas décadas, os biólogos têm trabalhado para cortar o algoritmo das células em um esforço para controlar seus processos. Eles viravam o papel da natureza como engenheiro de software da vida, editando gradualmente o algoritmo de uma célula – seu DNA – ao longo das gerações. Em um artigo publicado Nature Biotechnology , os pesquisadores programaram células humanas para obedecer 109 conjuntos diferentes de instruções lógicas. Com o desenvolvimento posterior, isso poderia levar a células capazes de responder a direções específicas ou pistas ambientais, a fim de combater a doença ou fabricar produtos químicos importantes.

Suas células executam essas instruções usando proteínas chamadas recombinases de DNA, que cortam, reorganizam ou fundem segmentos de DNA. Essas proteínas reconhecem e direcionam posições específicas em uma cadeia de DNA – e os pesquisadores descobriram como desencadear sua atividade. Dependendo se a recombinase é provocada, a célula pode ou não produzir a proteína codificada no segmento de ADN.

Uma célula pode ser programada, por exemplo, com uma porta lógica chamada NOT. Esta é uma das instruções de lógica mais simples: NÃO faça algo sempre que você receber o gatilho. Os autores deste estudo usaram esta função para criar as pilhas que iluminam acima no comando. O biólogo Wilson Wong, da Universidade de Boston, que liderou a pesquisa, refere-se a essas células manipuladas como “circuitos genéticos”.

Células cancerígenas têm impressões digitais biológicas, como um tipo específico de proteína. Juno Therapeutics , uma empresa com sede em Seattle, possui engenhenosas células imunes que podem detectar essas proteínas e células-alvo de câncer especificamente. Se você colocar portas lógicas nessas células imunes, você pode programar as células imunológicas para destruir as células cancerosas de uma forma mais sofisticada e controlada.

As células programáveis têm outras aplicações potenciais. Muitas empresas usam células de levedura geneticamente modificadas para produzir produtos químicos úteis. A Ginkgo Bioworks , uma empresa com sede em Boston, usa essas células de levedura para produzir fragrâncias, que elas vendem a empresas de perfumes. Este fermento come açúcar como a levedura de cerveja, mas em vez de produzir álcool, produzem moléculas aromáticas. A levedura ainda não é perfeita, as células tendem a mutar ao se dividirem, e depois de muitas divisões, param de funcionar bem. Narendra Maheshri, um cientista de Ginkgo, diz que você pode programar o fermento para se autodestruir quando ele parar de funcionar corretamente, antes de estragar um lote de colônia de alto grau.

O grupo de Wong não foi o primeiro a fazer portas de lógica biológica, mas eles são os primeiros a construir tantos com sucesso consistente. Dos 113 circuitos que construíram, 109 trabalharam. “Na minha experiência pessoal construindo circuitos genéticos, você teria sorte se trabalhassem 25% do tempo”, diz Wong. Agora que eles obtiveram esses circuitos genéticos básicos para funcionar, o próximo passo é fazer com que as portas lógicas funcionem em diferentes tipos de células.

Mas não será fácil. As células são incrivelmente complicadas – e o DNA não tem interruptores “on” e “off” diretos como um circuito eletrônico. Nas células de engenharia de Wong, você “desativa” a produção de uma determinada proteína alterando o segmento de DNA que codifica suas instruções. Em outras palavras: É difícil depurar 3 bilhões de anos de evolução.

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