Os pesquisadores simplificaram radicalmente o método para a síntese de proteínas livres de células (CFPS), uma técnica que pode se tornar fundamental para a pesquisa médica.

Sintetizar proteínas é essencial para vários tipos de pesquisa farmacêutica e genética. Por anos, proteínas só podiam ser sintetizadas dentro de células vivas. O CFPS fornece a nova capacidade de biossintetizar proteínas em um tubo de ensaio em questão de horas, sem a necessidade de células vivas. Este processo fornece um novo nível de controle sobre a produção de proteínas, um benefício incrível para pesquisadores que buscam testes de alto rendimento, construção de biossensores, engenharia metabólica e muito mais.

"Esta biotecnologia aproveita o código genético em um tubo de ensaio, fornecer acesso direto à maquinaria biológica que é tradicionalmente bloqueada dentro da célula, "disse Javin Oza, um professor de bioquímica da Cal Poly, San Luis Obispo. "Isso permite que cientistas e engenheiros façam vacinas e proteínas terapêuticas, e realizar testes de diagnóstico sob demanda no laboratório ou em campo. Na sala de aula, O CFPS permite que os alunos aprendam sobre o código genético de uma maneira baseada em investigação. "

Embora a aceitação do CFPS como uma tecnologia promissora tenha crescido substancialmente nas últimas duas décadas, ainda apresenta algumas limitações devido à dificuldade e custo de implementação da técnica.

Conforme relatado no Journal of Visualized Experimentation , um grupo de pesquisadores da Cal Poly liderado por Oza e a colaboradora Katharine Watts desenvolveram um método para tornar o CFPS amplamente acessível. As principais vantagens da nova técnica são a velocidade, relação custo-benefício e uma configuração de reação muito menos complexa em comparação com outros sistemas CFPS. Para reduzir ainda mais as barreiras para os cientistas adotarem este método, a publicação inclui um guia de vídeo para a implementação do novo procedimento.

"Este protocolo simplifica e esclarece os métodos para implementar a síntese de proteínas livres de células por não especialistas, "Oza disse." O acesso melhorado a esses métodos ajudará a democratizar a plataforma e seu amplo conjunto de aplicativos. "

A nova técnica requer apenas treinamento laboratorial básico para novos usuários para implementar CFPS em seus laboratórios, desde o crescimento celular e preparação do extrato até as próprias reações de síntese de proteínas in vitro. Os pesquisadores desenvolveram pré-misturas de reagentes que reduzem muito a probabilidade de erro durante a configuração e aumentam a probabilidade de uma reação bem-sucedida. Esses reagentes químicos e biológicos são estáveis ​​e podem resistir a vários ciclos de congelamento e descongelamento. No papel, os pesquisadores também identificam e relatam as variáveis ​​que afetam significativamente a implementação bem-sucedida do CFPS e as variáveis ​​que os novos usuários devem otimizar para reações bem-sucedidas.

O procedimento simplificado é funcionalmente comparável aos métodos mais técnicos usados ​​anteriormente e pode ser usado para rastrear produtos de proteína mais rapidamente, aumentando muito o número de testes que podem ser executados em um determinado período de tempo. Esta capacidade apóia esforços de pesquisa sofisticados, como genômica funcional e engenharia metabólica.

"Em nossa colaboração, estamos empregando o método CFPS simplificado para sintetizar e desenvolver megaenzimas complexas, que são tradicionalmente difíceis de expressar, "disse Watts, também professor de bioquímica da Cal Poly. "O uso de CFPS permite ciclos de projeto-construção-teste muito mais rápidos para a engenharia dessas megaenzimas."

Além da pesquisa primária, o novo método CFPS pode ser utilizado como uma ferramenta educacional em salas de aula do ensino médio e de graduação. Quando embalado para uso educacional, ele fornece aos alunos a oportunidade de se envolver com a genética em um ambiente de aprendizado prático.