NOVA TÉCNICA FAZ CÉLULAS ARMAZENAREM DADOS E REALIZAR PROCESSOS COMPUTACIONAIS

NOVA TÉCNICA FAZ CÉLULAS ARMAZENAREM DADOS E REALIZAR PROCESSOS COMPUTACIONAIS

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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.

Esquema da biocomputação feita nas células vivas.
Esquema da biocomputação feita nas células vivas.

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.

Meio Info / Science Daily

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