A criação de vida artificial é um tema recorrente tanto na ciência quanto na literatura popular, onde evoca imagens de criaturas rastejantes e viscosas com intenções malévolas ou animais de estimação super fofos. Ao mesmo tempo, surge a questão:Qual o papel que a vida artificial deve desempenhar no nosso ambiente aqui na Terra, onde todas as formas de vida são criadas pela natureza e têm o seu próprio lugar e propósito?



O professor associado Chenguang Lou, do Departamento de Física, Química e Farmácia da Universidade do Sul da Dinamarca, juntamente com o professor Hanbin Mao, da Kent State University, é o pai de uma molécula híbrida artificial especial que pode levar à criação de formas de vida artificiais. Eles publicaram uma revisão na revista Cell Reports Physical Science sobre o estado da pesquisa no campo por trás de sua criação. O campo é chamado de “nanoestruturas híbridas de peptídeo-DNA” e é um campo emergente, com menos de 10 anos.

A visão de Lou é criar vacinas virais (versões modificadas e enfraquecidas de um vírus) e formas de vida artificiais que possam ser usadas para diagnosticar e tratar doenças.

"Na natureza, a maioria dos organismos tem inimigos naturais, mas alguns não. Por exemplo, alguns vírus causadores de doenças não têm inimigo natural. Seria um passo lógico criar uma forma de vida artificial que pudesse se tornar um inimigo para eles", ele diz.

Da mesma forma, ele prevê que tais formas de vida artificiais podem atuar como vacinas contra infecções virais e podem ser usadas como nanorrobôs ou nanomáquinas carregadas com medicamentos ou elementos de diagnóstico e enviadas para o corpo de um paciente.

“Uma vacina viral artificial pode demorar cerca de 10 anos. Uma célula artificial, por outro lado, está no horizonte porque consiste em muitos elementos que precisam ser controlados antes de podermos começar a construir com eles. , não há, em princípio, nenhum obstáculo para a produção de organismos celulares artificiais no futuro”, diz ele.

Quais são os blocos de construção que Lou e os seus colegas neste campo utilizarão para criar vacinas virais e vida artificial? O DNA e os peptídeos são algumas das biomoléculas mais importantes da natureza, tornando a tecnologia do DNA e a tecnologia dos peptídeos as duas ferramentas moleculares mais poderosas no kit de ferramentas nanotecnológicas atualmente.

A tecnologia do DNA fornece controle preciso sobre a programação, do nível atômico ao nível macro, mas só pode fornecer funções químicas limitadas, uma vez que possui apenas quatro bases:A, C, G e T. A tecnologia de peptídeos, por outro lado, pode fornecem funções químicas suficientes em grande escala, pois existem 20 aminoácidos para trabalhar. A natureza utiliza DNA e peptídeos para construir várias fábricas de proteínas encontradas nas células, permitindo-lhes evoluir para organismos.

Recentemente, Hanbin Mao e Chenguang Lou conseguiram ligar estruturas projetadas de DNA de três fitas com estruturas peptídicas de três fitas, criando assim uma molécula híbrida artificial que combina os pontos fortes de ambas. Este trabalho foi publicado em Nature Communications em 2022.

Noutras partes do mundo, outros investigadores também estão a trabalhar na ligação do ADN e dos péptidos, porque esta ligação constitui uma base sólida para o desenvolvimento de entidades biológicas e formas de vida mais avançadas.

Na Universidade de Oxford, os investigadores conseguiram construir uma nanomáquina feita de ADN e péptidos que pode perfurar uma membrana celular, criando um canal de membrana artificial através do qual pequenas moléculas podem passar.

Na Arizona State University, Nicholas Stephanopoulos e colegas permitiram que DNA e peptídeos se automontassem em estruturas 2D e 3D.

Na Northwest University, pesquisadores demonstraram que as microfibras podem se formar em conjunto com a automontagem de DNA e peptídeos. O DNA e os peptídeos operam no nível nano, portanto, quando se consideram as diferenças de tamanho, as microfibras são enormes.

Na Universidade Ben-Gurion do Negev, os cientistas usaram moléculas híbridas para criar uma estrutura esférica semelhante a uma cebola contendo medicamentos contra o câncer, que prometem ser usados ​​no corpo para combater tumores cancerígenos.

"Na minha opinião, o valor global de todos estes esforços é que podem ser usados ​​para melhorar a capacidade da sociedade de diagnosticar e tratar pessoas doentes. Olhando para o futuro, não ficarei surpreso que um dia possamos criar arbitrariamente nanomáquinas híbridas, vacinas virais e até mesmo formas de vida artificiais a partir desses blocos de construção para ajudar a sociedade a combater essas doenças difíceis de curar. Seria uma revolução nos cuidados de saúde", diz Chenguang Lou.

Mais informações: Conjugados peptídeo-DNA como blocos de construção para o projeto de novo de nanoestruturas híbridas, Cell Reports Physical Science (2023). dx.doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101620
Informações do diário: Células relatam ciência física , Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade do Sul da Dinamarca