por Ferris Jabr
Pequenos robôs que circulam por nossos vasos sanguíneos e
atacam vírus e células malignas ainda não cruzaram a linha que separa a ficção
científica da realidade, mas pode haver uma maneira de acelerar seu
desenvolvimento.
Produzir robôs ágeis que sejam menores que glóbulos
vermelhos é extremamente desafiador. Em vez de começar a projetá-los do zero,
alguns cientistas alimentam a ideia de recrutar um exército de sofisticados
nanorrobôs que já estão à disposição: as milhares de espécies de bactérias que
habitam nossos corpos neste exato momento. Nos últimos anos, pesquisadores
carregaram microrganismos com nanopartículas úteis e partes de DNA. Apesar de a
pesquisa ainda ser preliminar, alguns engenheiros e microbiólogos veem
potencial nela. Esta semana, na reunião anual da American Chemical Society em
San Diego, o engenheiro biomolecular David Gracias, da Johns Hopkins
University, discutiu o progresso que ele e seus colegas já fizeram com
nanopartículas e bactérias.
Até agora, Gracias
e seus colegas já conseguiram “enfeitar” a bactéria Escherichia coli com pequenas contas, hastes e
crescentes feitos de níquel e estanho coberto de ouro. Cada nanopartícula tem
cerca de 300 nanômetros de diâmetro, ou três vezes o tamanho de uma partícula
de fumaça. Os pesquisadores agregaram as nanopartículas às bactérias usando
anticorpos. Cada anticorpo se encaixa como a peça de um quebra-cabeça em um
arranjo de diferentes proteínas na superfície de patógenos invasores; os
anticorpos também podem se ligar a outros anticorpos – geralmente diferentes
deles. Primeiro, Gracias e seus colegas banharam as nanopartículas em
anticorpos de cabras e coelhos e, em seguida, banharam-nas em anticorpos
complementares. Quando as bactérias passaram pela solução de nanopartículas e a
mistura foi aquecida, as contas, hastes e crescentes se ligaram fortemente às
bactérias Gracias e seus companheiros pensaram também em uma maneira de
carregar as bactérias com nanopartículas em pequenas estações e liberá-las
quando necessário. Primeiro eles cobriram pequenos quadrados de silício e ouro
com anticorpos em forma de Y, aos quais foram anexadas pequenas contas
pontilhadas com anticorpos complementares. Depois, apresentaram bactérias com
outro conjunto de anticorpos complementares às contas e, como esperado, elas
grudaram como velcro. Uma onda de elementos químicos dissolvidos soltou as
bactérias e suas contas da estação. Muitas bactérias carregadas com
nanopartículas ainda conseguiam se mover livremente, ainda que não tão
rapidamente quanto suas companheiras sem carga. Em alguns casos, porém, as
bactérias simplesmente ficaram rodando em círculos, aparentemente incapazes de
seguir em frente. “Definitivamente é um trabalho em andamento”, observa
Gracias. “No momento estamos nos concentrando em variar o tamanho e a forma das
nanopartículas e em nos certificarmos de que elas grudem”.
Essas
nanopartículas podem ser aquecidas à distância com luz infravermelha,
destruindo tecidos doentes. O maior sonho de Gracias é conseguir que as
bactérias carreguem nanopartículas esponjosas contendo fármacos e conseguir
equipar bactérias com pequenos sensores que medem a temperatura local e o pH,
ou com pequenas ferramentas que façam cirurgias em uma única célula. Pesquisas
semelhantes feitas por outros cientistas confirmam o potencial que bactérias
modificadas têm de levar pacotes médicos diretamente para células vivas.
Em um trabalho
anterior, Demir Akin, da Stanford University, e seus colegas usaram anticorpos
e nanopartículas para ligar moléculas de DNA a Listeria monocytogenes enfraquecidas, espécie de
bactéria responsável por muitos casos de intoxicação alimentar. Akin anexou um
gene de luciferase – a enzima que faz os vaga-lumes brilharem – à L. monocytogenes e injetou os microrganismos em
ratos vivos. Três dias depois, os roedores estavam brilhando sob uma câmera
especializada, cofirmando que as bactérias não apenas haviam entrado nas
células, mas também que o núcleo das células havia incorporado a carga das
bactérias e expressado o gene. Akin projetou os microbots vivos para que liberassem seus
pacotes de DNA dentro de células de mamíferos, onde o pH é baixo (ácido) o
suficiente para dissolver as ligações químicas prendendo o gene da luciferase à
bactéria.
A vantagem da L. monocytogenes é que ela sabe como entrar nas células,
mas seria arriscado usar até mesmo uma versão enfraquecida da bactéria como
transporte médico porque ela deixa as pessoas doentes. A E. coli, em contraste, é
muito mais inofensiva, mas nem todas as suas cepas possuem adaptações para
entrarem em células. O segredo, declara Douglas Weibel, da University of
Wisconsin-Madison, é trabalhar com um microrganismo inofensivo que flua bem e
não tenha problemas em invadir células de mamíferos. Em um experimento
conduzido por diversão, Weibel, George Whitesides, da Harvard University, e
seus colegas ligaram contas de poliestireno a uma alga unicelular chamada Chlamydomonas reinhardtii. Weibel e
Whitesides conseguiram manobrar as algas ao iluminar um dos lados das células
(as algas se movem na direção da luz).
Depois disso,
Weibel não aceitou o desafio de produzir microrganismos para transportar
nanopartículas, mas continua fascinado pela pesquisa em andamento. “As
bactérias já descobriram como se mover pelo corpo”, aponta ele. “Elas evoluíram
uma motilidade impressionante. Elas conseguem sentir mudanças em seu ambiente e
se adaptarem, não apenas em intervalos curtos de tempo, mas até mesmo
geneticamente. Mesmo se não conseguirmos fazê-las levar algo pelo corpo humano,
elas podem ser úteis para transportar nanopartículas em laboratório. Quem sabe
que avanços teremos em 50 anos?”.
Fonte: http://www2.uol.com.br/sciam/noticias/carga_microbiana
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