Cientistas criam a primeira célula sintética do zero — e ela se alimenta, cresce e se divide

Especificações Principais: Do Que a SpudCell É Feita

A SpudCell é radicalmente mais simples do que qualquer célula natural. Uma bactéria típica como a E. coli contém milhões ou bilhões de moléculas; a SpudCell contém apenas 150 a 200 moléculas no total . Seu genoma consiste em sete voltas de DNA projetado que codificam instruções para crescimento e reprodução . (Trabalhos anteriores do mesmo grupo descrevem um genoma sintético parcial de mais de 200 kb com mais de 150 genes .)

A SpudCell depende do sistema PURE (Protein synthesis Using Recombinant Elements — síntese proteica usando elementos recombinantes), uma maquinaria mínima de transcrição-tradução reconstituída in vitro. Ela não tem metabolismo próprio e depende inteiramente desse ambiente molecular sob medida para expressar seu programa genético .

Como Ela se Alimenta

A membrana celular incorpora poros transmembrana baseados na proteína bacteriana alfa-hemolisina, que permitem a entrada de nucleotídeos e pequenas moléculas nutrientes na célula . Esses poros podem ser abertos ou fechados adicionando um indutor químico, dando à equipe o controle sobre a alimentação .

Como Ela se Divide

A divisão é impulsionada pelo recrutamento da proteína FtsZ (homóloga à tubulina bacteriana) para a bicamada lipídica. Quando FtsZ suficiente se acumula, ela forma um anel contrátil que comprime a membrana para dentro até que a célula se divida em duas. O sistema usa uma âncora proteica sensível à luz ou quimicamente indutível para controlar quando e onde a FtsZ se monta, proporcionando controle externo sobre o momento da divisão .

As Principais Limitações: Ainda Não Está Viva

Apesar do avanço, a SpudCell está longe de ser um organismo vivo autossuficiente. Os pesquisadores são francos sobre suas deficiências:

• Divisão ineficiente: A divisão é descrita como "desajeitada". Apenas uma fração das SpudCells completa a fissão com sucesso; muitas param de se contrair ou se rompem (lisam) .
• Baixa retenção do genoma: As células-filhas frequentemente herdam uma cópia incompleta ou nenhuma cópia do genoma. A equipe estima que a retenção do genoma fica muito abaixo de 50% por divisão, o que significa que muitos "descendentes" não conseguem continuar o ciclo .
• Degradação dos ribossomos: Os ribossomos do sistema PURE se degradam ao longo do ciclo celular. Após 3 a 4 gerações, a síntese de proteínas para e a linhagem celular colapsa. Isso limita a linhagem da SpudCell a aproximadamente 5 gerações (cerca de 2 a 3 dias) antes que precise ser substituída .
• Sem evolução darwiniana: A SpudCell realiza replicação programada, mas não pode sofrer mutação, competir ou evoluir autonomamente. Cada ciclo é uma execução determinística do programa fornecido externamente — não uma evolução de final aberto .

Como Adamala disse à CNN, a SpudCell é "um organismo muito frágil que existe principalmente para consumir e, ocasionalmente, produzir uma filha" .

Status da Revisão por Pares

A pesquisa está sob revisão em um periódico científico, mas ainda não concluiu o processo. A equipe publicou um relatório preliminar (preprint) de 190 páginas de seu trabalho online. O jornal The New York Times, citando os pesquisadores, confirmou que o manuscrito está em revisão . O periódico específico não foi divulgado.

Biotic: Um Futuro Open-Source para Células Sintéticas

Juntamente com o anúncio da SpudCell, os pesquisadores revelaram o Biotic (BIOTIC) — uma nova organização beneficente de interesse público dos EUA (501(c)(3)) cofundada por Kate Adamala e pelo biólogo sintético de Stanford, Drew Endy .

A missão do Biotic é avançar as biotecnologias emergentes de forma multilateral e de código aberto. A Universidade de Minnesota detém a patente da SpudCell, mas a licenciou exclusivamente para o Biotic, que é estruturado para manter a tecnologia fundamental livremente disponível para pesquisadores em todo o mundo — espelhando a abordagem do Projeto Genoma Humano . A biografia de Drew Endy no Caltech confirma que ele "cofundou recentemente a BIOTIC como uma nova instituição de caridade que avança biotecnologias emergentes em uma base multilateral" .

Por Que Isso Importa

A SpudCell representa um passo dramático em direção ao objetivo de longa data de construir uma célula viva do zero. Ela fornece uma plataforma mínima para estudar os requisitos fundamentais da vida e pode, eventualmente, permitir aplicações em medicina, bio-manufatura e produção química. Como Adamala disse ao Star Tribune, a motivação é "mudar a economia para a bioeconomia", fabricando produtos químicos sem depender de petroquímicos .

Mas, por enquanto, a SpudCell é uma prova de princípio — um conjunto frágil e de vida curta de moléculas que imita a vida mais de perto do que qualquer coisa construída antes, mas que ainda não está viva por nenhuma definição padrão.