Pesquisadores criam primeiro organismo semissintético

Credito: ZEISS Microscopy

Uma equipe de pesquisadores na Califórnia, liderada por Floyd Romesberg, do Scripps Research Institute, desenvolveu o primeiro organismo semissintético, mais especificamente bactérias E. coli, a partir de um código genético expandido de apenas seis letras.

Qualquer coisa viva na Terra é formada de acordo com um código de DNA composto por quatro bases, representadas pelas letras G, T, C e A. Diferente disso, para criar as bactérias E. coli modificadas, eles utilizaram duas bases de DNA adicionais, X e Y, alinhadas ao já pronto código genético.
Agora temos o primeiro organismo semi-sintético do mundo, com um código genético formado por dois pares de bases naturais e um par de bases “estrangeiros” adicionais, e Romesberg e sua equipe suspeitam que este é apenas o começo para esta nova forma de vida.

“Este organismo semi-sintético constitui uma forma estável de vida semi-sintética e estabelece as bases para os esforços para dar vida com novas formas e funções”.

Em 2014, a equipe anunciou que eles tinham criado com sucesso um par de bases de DNA sintético – feito a partir de moléculas referidas como X e Y – e poderia ser inserido em um organismo vivo.

Desde então, eles estão trabalhando para que suas bactérias modificadas de E. coli não apenas levem o par de bases sintéticas ao seu código de DNA, mas mantenham-no durante toda a sua vida útil.

Inicialmente, as bactérias manipuladas eram fracas e doentes, e morreriam logo após receberem seu novo par de bases, porque não podiam segurá-lo enquanto se dividiam.

“Seu genoma não é apenas estável por um dia”, diz Romesberg. “Seu genoma tem que ser estável para a escala de sua vida. Se o organismo semi-sintético vai realmente ser um organismo, tem que ser capaz de manter essa informação de forma estável.”

Ao longo dos próximos anos, a equipe desenvolveu três métodos para criar uma nova versão da bactéria E. coli que iria segurar seu novo par de bases indefinidamente, permitindo-lhes viver vidas normais e saudáveis.

O primeiro passo foi construir uma versão melhor de uma ferramenta chamada um transportador de nucleotídeo, que transporta peças do par de bases sintéticas para o DNA da bactéria e insere-o no lugar certo no código genético.

“O transportador foi usado no estudo de 2014, mas tornou o organismo semisintético muito doente”, explica uma das equipes, Yorke Zhang. Uma vez que eles tinham alterado o transportador para ser menos tóxico, a bactéria já não tinha uma reação adversa a ele.

Em seguida, eles mudaram a molécula originalmente usada para fazer a base Y, e descobriram que ela poderia ser mais facilmente reconhecida por enzimas nas bactérias que sintetizam moléculas de DNA durante a replicação do DNA.

Finalmente, a equipe usou a revolucionária ferramenta de edição de genes, CRISPR-Cas9 para criar E. coli que não registrou as moléculas X e Y como um invasor estrangeiro.

Os pesquisadores agora relatam que a E. coli modificada é saudável, mais autônoma e capaz de armazenar indefinidamente o aumento da informação do novo par de bases sintéticas.

“Nós tornamos este organismo semisintético mais parecido com a vida”, disse Romesberg.

Se tudo isso soar um pouco aterrorizante para você, tem havido muita preocupação em torno do potencial impacto que esse tipo de tecnologia poderia ter.

Em 2014, Jim Thomas, do ETC Group, uma organização canadense que visa abordar as questões socioeconômicas e ecológicas em torno de novas tecnologias, disse ao New York Times:

“A chegada desta forma de vida” alienígena “sem precedentes poderia, com o tempo, ter implicações éticas, legais e regulatórias de longo alcance”.

Mas Romesberg diz que não há necessidade de preocupação ainda, porque, para um, o par de bases sintéticas é inútil. Ele não pode ser lido e processado em algo de valor pelas bactérias – é apenas uma prova de conceito que podemos obter uma forma de vida para assumir bases “alienígenas” e mantê-los.

O próximo passo seria inserir um par de bases que seja realmente legível, e então as bactérias poderiam realmente fazer algo com ele.

A outra razão pela qual não precisamos ficar enlouquecidos, diz Romesberg, é que essas moléculas não foram projetadas para funcionar em organismos complexos, e visto que são como nada encontrado na natureza, há pouca chance de que isso possa acontecer.

O tempo dirá se ele está certo, mas não há dúvida de que a equipe vai continuar a melhorar a técnica na esperança de criação de bactérias que podem produzir novos tipos de proteínas que podem ser utilizados nos medicamentos e materiais do futuro.

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the National Academy of Sciences.

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