Usando uma técnica capaz de editar com precisão as bases de DNA, pesquisadores do MIT criaram uma maneira de armazenar memórias complexas no DNA de células vivas, incluindo células humanas.
O novo sistema de biocomputação, conhecido como “DOMINO”, pode ser usado para registrar a intensidade, duração, sequência e temporização de vários eventos na vida de uma célula, como a exposição a determinados produtos químicos.
Assim, essa capacidade de armazenamento de memória pode atuar como a base de circuitos complexos, nos quais um evento, ou uma série de eventos, desencadeia outro evento, como a produção de uma proteína fluorescente, para emitir um alerta ou fazer um diagnóstico.
Esta plataforma nos dá uma maneira de codificar operações de memória e lógica nas células de maneira escalonável. De forma semelhante aos computadores baseados em silício, para criar formas complexas de lógica e computação precisamos ter acesso a grandes quantidades de memória”, disse o professor Fahim Farzadfard, bolsista de pós-doutorado em ciências da Schmidt no MIT e principal autor do artigo.
As aplicações para esses biocircuitos de memória complexos incluem o rastreamento de alterações que ocorrem de geração em geração, à medida que as células se diferenciam, ou a criação de sensores que podem detectar e possivelmente tratar células doentes.
O sistema usa uma variante da enzima CRISPR-Cas9, que produz mutações mais bem definidas porque modifica e armazena diretamente informações em bases de DNA, em vez de cortar o DNA e esperar que as células reparem os danos. E isso funciona em células humanas e bacterianas.
Este trabalho tenta superar todas as limitações dos anteriores. Isso nos aproxima muito da visão definitiva, que consiste em ter sistemas de memória robustos, altamente escalonáveis e definidos, semelhantes à maneira como um disco rígido funcionaria”, disse Timothy Lu, professor associado de engenharia elétrica, ciência da computação e engenharia biológica do MIT, é o autor sênior do estudo.
A maioria das versões anteriores do armazenamento de memória celular exigia que as memórias armazenadas fossem lidas sequenciando o DNA. No entanto, esse processo destrói as células, de modo que nenhum outro experimento pode ser feito com elas. Nesta nova técnica, os circuitos têm como saída final a ativação do gene que controla a produção da proteína verde fluorescente (GFP), ou seja, o resultado sai na forma de um sinal luminoso, deixando a célula intacta.
A tecnologia pode ser usada para criar células imunológicas – em cobaias, possivelmente – que produzam GFP quando certas moléculas de sinalização são ativadas, que poderão ser analisadas a partir de amostras de sangue.
Outra aplicação possível é projetar circuitos que possam detectar a atividade gênica ligada ao câncer, dizem os pesquisadores.
Esses circuitos também podem ser programados para ativar genes que produzam moléculas para combater a doença.
Essas são aplicações que podem estar mais distantes do uso no mundo real, mas certamente são habilitados por esse tipo de tecnologia,” disse o professor Lu.
O artigo completo foi publicado na revista Molecular Cell e está disponível neste link.
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