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'Science': Engenharia dinâmica do genoma em células vivas

Circuitos genéticos programam células vivas a lembrarem seu passado

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A prestigiada revista Science publicou um artigo sobre um recente estudo que mistura genética com tecnologia e deve trazer grande inovação a longo prazo. “Continuamente, as células vivas medem, processam e armazenam informações celulares e do ambiente em resposta a sinais específicos. Bio-engenheiros estão agora começando a usar sistemas para construir circuitos genéticos reguladores personalizados que podem controlar determinados processos biológicos. Eles também estão utilizando esses sistemas para desenvolver novos modos reguladores e caminhos bioquímicos. Em combinação com novas ferramentas de edição do genoma, essa tecnologia é uma grande promessa para o desenvolvimento de aplicações biomédicas e biotecnológicas de células com ‘design’ e especialmente projetadas”, diz o artigo de Simon Ausländer e Martin Fussenegger. 

“Os pesquisadores Fahim Farzadfard e Timothy K. Lu construíram um dispositivo de memória celular que é baseada em uma plataforma de edição genética condicionada. Dessa forma, ganharam acesso à enorme capacidade de armazenamento do DNA genômico para gravar informação analógica.

Circuitos de genes sintéticos desempenham tarefas de processamento de informação que incluem três processos principais. Sinais ambientais e celulares são detectados por bio-sensores que transmitem a informação no circuito do gene para processo de interpretação e lógica. A arquitetura do circuito determina a computação executada e controla a resposta de saída. Quando acoplada ao dispositivo de memória sintética, as informações de saída computadas podem ser armazenadas no DNA genômico que em troca pode alimentar de novo o circuito para mudar o comportamento do próprio circuito.

O projeto de circuitos genéticos confiáveis e robustos enfrenta alguns desafios, incluindo a necessidade de um arquivo de interruptores genéticos bem caracterizados que podem ser SCALED UP em circuitos regulatórios complexos. O outro desafio é a propagação estável e de longo prazo de redes de multi-circuitos que assegurem o funcionamento correto e dinâmico da célula.  E em terceiro, dispositivos que garantam armazenamento sustentável da informação que é computada pelo programa genético”, diz o artigo.

“Apesar do nosso entendimento ainda limitado sobre retrons e o impacto a longo prazo de engenharia genômica em células vivas, é impressionante a extensão através da qual Farzadfard e Lu podem conseguir combinar ferramentas de origem natural para um novo sistema com novas funcionalidades. Essas novas abordagens de engenharia sintética inspirada na biologia vão fornecer estratégias para combinar modalidades de controle dos genes com tecnologias de edição de genomas e permitirá a construção da próxima geração de células vivas computadorizadas”, conclui a matéria da Science.