Computador celular controla proteína que influencia o câncer

É uma porta lógica totalmente biológica e funcionando dentro de uma célula.
[Imagem: Yashavantha L. Vishweshwaraiah et al. - 10.1038/s41467-021-26937-x]

Computação molecular

A criação de biocomputadores em nanoescala para uso médico é um sonho antigo de muitos cientistas.

Já foram criados processadores de DNA e até um bioprocessador dual-core dentro de uma célula humana, e agora acaba de nascer um novo "agente nanocomputador" projetado para funcionar nas células envolvidas no câncer.

É o primeiro componente molecular capaz de controlar a função de uma proteína específica que está envolvida no movimento celular e na metástase do câncer.

Isso abre o caminho para a construção de biocomputadores em nanoescala para a prevenção e o tratamento do câncer e de outras doenças.

"Nossa porta lógica é apenas o começo do que você poderia chamar de computação celular. Mas é um marco importante porque demonstra a capacidade de incorporar operações condicionais em uma proteína e controlar sua função. Isso nos permitirá obter uma compreensão mais profunda da biologia humana e das doenças e apresenta possibilidades para o desenvolvimento de terapias de precisão," disse o professor Nikolay Dokholyan, da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA.

Porta bio-lógica

O elemento central criado agora é uma porta lógica semelhante a um transístor, mas que consegue tratar múltiplas entradas para produzir uma saída controlável.

A porta lógica é formada por dois sensores projetados para responder a duas entradas - luz e a droga rapamicina. O alvo é a proteína quinase de adesão focal (FAK), escolhida porque ela está envolvida na adesão e no movimento celular, que são as etapas iniciais no desenvolvimento do câncer metastático.

"Primeiro, nós introduzimos um domínio sensível à rapamicina, chamado uniRapr, que o laboratório havia projetado e estudado anteriormente, no gene que codifica FAK," contou o pesquisador Yashavantha Vishweshwaraiah. "Em seguida, introduzimos o domínio, LOV2, que é sensível à luz. Assim que otimizamos os dois domínios, nós os combinamos em um projeto final de porta lógica."

O biocomputador inibiu o movimento das células que espalham o câncer pelo corpo.
[Imagem: Yashavantha L. Vishweshwaraiah et al. - 10.1038/s41467-021-26937-x]

Inibição computacional do câncer

A equipe inseriu a proteína modificada em células cancerosas conhecidas como HeLa e, usando microscopia confocal, observou que não apenas podiam ativar rapidamente a FAK usando luz e rapamicina, como também que essa ativação resultava em mudanças internas nas células que aumentavam sua capacidade adesiva, o que acabou diminuindo sua motilidade.

"Nós demonstramos pela primeira vez que podemos construir um agente de nanocomputação funcional dentro de células vivas que pode controlar o comportamento celular," disse Vishweshwaraiah. "Também descobrimos algumas características interessantes da proteína FAK, como as mudanças que ela desencadeia nas células quando é ativada."

A equipe planeja agora sair das culturas de células e testar esses agentes de nanocomputação em organismos vivos.

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