Cinco anos atrás, os cientistas criaram um organismo sintanãtico unicelular que, com apenas 473 genes, era a canãlula viva mais simples já conhecida. No entanto, esse organismo semelhante a uma bactanãria comportou-se de maneira estranha durante o crescimento e a divisão, produzindo células com formas e tamanhos totalmente diferentes.

Agora, os cientistas identificaram sete genes que podem ser adicionados para domar a natureza indisciplinada das células, fazendo com que se dividam ordenadamente em orbes uniformes. Esta conquista, uma colaboração entre o J. Craig Venter Institute (JCVI), o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e o Centro de Bits e atomos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), foi descrita na revista Cell .

Identificar esses genes éum passo importante para a engenharia de células sintanãticas que fazem coisas aºteis. Essas células podem atuar como pequenas fa¡bricas que produzem drogas, alimentos e combusta­veis; detectar doenças e produzir medicamentos para trata¡-las enquanto vivem dentro do corpo; e funcionam como minaºsculos computadores.

Mas, para projetar e construir uma canãlula que faz exatamente o que vocêdeseja, éútil ter uma lista de pea§as essenciais e saber como elas se encaixam.

"Queremos entender as regras fundamentais do design da vida", disse Elizabeth Strychalski, coautora do estudo e lider do Grupo de Engenharia Celular do NIST. "Se esta canãlula pode nos ajudar a descobrir e entender essas regras, então estamos prontos para as corridas."

Cientistas da JCVI construa­ram a primeira canãlula com genoma sintanãtico em 2010 . Eles não construa­ram aquela canãlula completamente do zero. Em vez disso, eles começam com células de um tipo muito simples de bactanãria chamada micoplasma. Eles destrua­ram o DNA dessas células e o substitua­ram por DNA que foi projetado em um computador e sintetizado em um laboratório. Este foi o primeiro organismo na história da vida na Terra a ter um genoma totalmente sintanãtico. Eles o chamaram de JCVI-syn1.0.

Desde então, os cientistas tem trabalhado para reduzir esse organismo a seus componentes genanãticos ma­nimos. A canãlula super simples que eles criaram cinco anos atrás, apelidada de JCVI-syn3.0, talvez fosse minimalista demais. Os pesquisadores agora adicionaram 19 genes de volta a esta canãlula, incluindo os sete necessa¡rios para a divisão celular normal, para criar a nova variante, JCVI-syn3A. Esta variante tem menos de 500 genes. Para colocar esse número em perspectiva, a bactanãria E. coli que vive em seu intestino tem cerca de 4.000 genes. Uma canãlula humana tem cerca de 30.000.

Identificar esses sete genes adicionais levou anos de esfora§o a¡rduo do grupo de biologia sintanãtica da JCVI, liderado pelo co-autor John Glass. O coautor e cientista do JCVI, Lijie Sun, construiu dezenas de cepas variantes adicionando e removendo genes sistematicamente. Ela e os outros pesquisadores observariam como essasmudanças genanãticas afetaram o crescimento e a divisão celular.

O papel do NIST era medir asmudanças resultantes em um microsca³pio. Este foi um desafio porque as células tinham que estar vivas para observação. Usar microsca³pios poderosos para observar células mortas érelativamente fa¡cil. A imagem de células vivas émuito mais difa­cil.

Manter essas células no lugar sob um microsca³pio foi particularmente difa­cil porque elas são muito pequenas e delicadas. Cem ou mais caberiam dentro de uma única bactanãria E. coli. Pequenas forças podem separa¡-los.

Para resolver este problema, Strychalski e os co-autores do MIT James Pelletier, Andreas Mershin e Neil Gershenfeld projetaram um quimiostato microflua­dico - uma espanãcie de miniaqua¡rio - onde as células podiam ser mantidas alimentadas e felizes sob um microsca³pio a³ptico. O resultado foi um va­deo stop-motion que mostrou as células sintanãticas crescendo e se dividindo.

Um va­deo mostra células JCVI-syn3.0 - aquelas criadas cinco anos atrás - dividindo-se em diferentes formas e tamanhos. Algumas das células formam filamentos. Outros parecem não se separar totalmente e se alinhar como contas em um corda£o. Apesar da variedade, todas as células naquele va­deo são geneticamente idaªnticas.

Em outro va­deo mostra as novas células JCVI-Syn3A se dividindo em células de forma e tamanho mais uniformes.

Esses va­deos e outros como eles permitiram aos pesquisadores observar como suas manipulações genanãticas afetaram o crescimento e a divisão celular . Se a remoção de um gene interrompesse o processo normal, eles o colocariam de volta e tentariam outro.

"Nosso objetivo ésaber a função de cada gene para que possamos desenvolver um modelo completo de como uma canãlula funciona", disse Pelletier.

Mas esse objetivo ainda não foi alcana§ado. Dos sete genes adicionados a este organismo para a divisão celular normal, os cientistas sabem o que apenas dois deles fazem. Os papanãis que os outros cinco desempenham na divisão celular ainda não são conhecidos.

"A vida ainda éuma caixa preta", disse Strychalski. Mas com esta canãlula sintanãtica simplificada, os cientistas estãodando uma boa olhada no que estãoacontecendo la¡ dentro.