Pode parecer difa­cil de acreditar, mas cada um de noscomeçou como uma única canãlula que se proliferou nos trilhaµes de células que compõem nossos corpos. Embora cada uma de nossas células tenha exatamente a mesma informação genanãtica, cada uma também desempenha uma função especializada: os neura´nios governam nossos pensamentos e comportamentos, por exemplo, enquanto as células imunola³gicas aprendem a reconhecer e combater doena§as, as células da pele nos protegem do mundo exterior, os maºsculos células permitem o movimento, e assim por diante.

Todos esses tipos de células tem uma origem comum, as chamadas células-tronco pluripotentes . Cheias de possibilidades, as células-tronco são como uma lousa em branco que pode se tornar qualquer tipo de canãlula. Como analogia, pense em como uma criana§a se torna um adulto e escolhe uma carreira e um caminho de vida. Como as células -tronco escolhem suas carreiras depende de complicadas cadeias de reações dentro do genoma de uma canãlula (seu DNA), chamadas de circuitos genanãticos .

Agora, pesquisadores do laboratório de Michael Elowitz, da Caltech, professor de biologia e bioengenharia e investigador do Howard Hughes Medical Institute, desenvolveram um circuito genanãtico sintanãtico que demonstra como as células podem escolher seus destinos. A pesquisa édescrita em um artigo publicado na revista Science em 20 de janeiro.

Usando esse circuito, que eles chamaram de MultiFate, os pesquisadores mostraram como um conjunto relativamente pequeno de componentes e interações de protea­nas ésuficiente para estabelecer e controlar um número maior de estados celulares por meio de uma propriedade chamada "multiestabilidade". O MultiFate agora permite que os pesquisadores criem uma única canãlula viva que pode mudar para diferentes estados, cada um esta¡vel por conta própria, mas capaz de desempenhar uma função distinta osana¡loga ao que acontece em nossos pra³prios corpos.

Liderados pelo estudante de pós-graduação Ronghui Zhu, os pesquisadores projetaram um circuito artificial de genes que poderiam funcionar dentro de células cultivadas em laboratório sem interferir nos processos celulares normais. O circuito MultiFate consiste em três genes, cada um codificando um fator de transcrição correspondente (uma protea­na que ativa a expressão de genes) marcado com uma protea­na de cor distinta: vermelho, verde ou azul. Cada uma dessas três protea­nas liga-se ao seu pra³prio DNA. Os três tipos de protea­nas também podem se unir para bloquear a atividade uma da outra.

Conforme previsto pelo modelo matema¡tico da equipe, esse tipo de circuito pode permitir que uma canãlula exista em atésete estados distintos. Como os pixels na tela do computador, cada um desses estados expressa uma combinação diferente das protea­nas vermelha, verde e azul, fazendo com que as células brilhem em sete tons diferentes: vermelho, verde, azul, ciano, branco, magenta ou amarelo. . Uma vez em um desses estados, a canãlula permanece nele, a menos que seja deliberadamente perturbada pelos pesquisadores. Como as células estãotrancadas em seus destinos, uma canãlula passa seu destino (cor) para suas células filhas a  medida que cresce e se divide.

Além disso, ao contra¡rio dos circuitos celulares naturais, que podem ser difa­ceis de controlar, os pesquisadores projetaram o MultiFate para que pudessem induzir a canãlula a alternar entre os sete estados usando certas drogas.

"Este trabalho mostra como projetar e construir circuitos sintanãticos a partir do zero pode fornecer insights sobre fena´menos biola³gicos fundamentais. tantos destinos, também poderia fornecer uma base para estender as terapias celulares para tirar proveito de vários tipos de células para realizar funções terapaªuticas mais complexas que nenhum tipo de canãlula poderia fornecer", diz Elowitz.

O artigo éintitulado "Multiestabilidade sintanãtica em células de mama­feros". Zhu éo primeiro autor do artigo. Além de Zhu e Elowitz, os coautores são o estudante de pós-graduação da Caltech Jesus M. del Rio-Salgado e Jordi Garcia-Ojalvo da Universitat Pompeu Fabra em Barcelona, ​​Espanha.