Notícia

Engenheiros de Stanford reprogramam células de levedura para se tornarem fábricas de drogas microscópicas

Fonte

Universidade Stanford

Data

sábado, 5 setembro 2020 14:20

Áreas

Biologia Celular e Molecular. Bioquímica. Biotecnologia. Farmacognosia. Farmacologia.

Desde a antiguidade, culturas em quase todos os continentes descobriram que certas folhas de plantas, quando mastigadas, fermentadas ou esfregadas no corpo, podem aliviar diversas doenças, inspirar alucinações ou, em doses mais elevadas, até causar a morte. Hoje, as empresas farmacêuticas importam essas plantas antes raras de fazendas especializadas e extraem seus compostos químicos ativos para fazer drogas como a escopolamina, para aliviar o enjoo e náusea pós-operatória, e a atropina, para conter a salivação associada à doença de Parkinson ou ajudar a manter a função cardíaca durante a intubação de pacientes com COVID-19 e colocá-los em ventiladores.

Neste sentido, engenheiros da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, estão recriando esses remédios antigos de uma forma totalmente moderna, reprogramando geneticamente a maquinaria celular de uma cepa especial de levedura e transformando-as efetivamente em fábricas microscópicas que convertem açúcares e aminoácidos em drogas, da mesma forma que a levedura de cerveja pode naturalmente converter açúcares em álcool.

“A escassez de medicamentos que estamos vendo em torno da crise da COVID-19 mostra por que precisamos de maneiras novas e mais confiáveis ​​de obter esses medicamentos à base de plantas, que levam meses a anos para crescer e vêm de alguns países, onde as mudanças climáticas, desastres naturais e questões geopolíticas podem interromper o abastecimento”, argumentou a Dra. Christina Smolke, professora de bioengenharia na Universidade Stanford. A Dra. Christina é a autora sênior de um artigo publicado na revista científica Nature, mostrando os resultados do estudo.

Prashanth Srinivasan, doutorando em bioengenharia, pesquisador no laboratório da Dra. Christina Smolke e primeiro autor do artigo, realizou a reprogramação de levedura no “chão de fábrica”. Ele observou para cada uma das organelas de levedura, ou unidades metabólicas básicas, como estações de trabalho em uma linha de montagem. Ele imaginou o núcleo como o centro de controle da fábrica, regulando o processo químico passo a passo necessário para montar os compostos medicinais. As mitocôndrias, organelas produtoras de energia, exigiram atenção especial. As células usam elétrons para prender ou desprender moléculas na “linha de montagem”, e Prashanth Srinivasan precisava de muitas delas para fazer os produtos que desejava – uma família de compostos químicos complexos chamados alcaloides tropânicos.

Engenharia Metabólica

A Dra. Christina e sua equipe passaram três anos fazendo um total de 34 modificações genéticas no DNA da levedura para controlar cada etapa do processo de montagem química invisível dos alcaloides tropânicos. Sua abordagem – chamada engenharia metabólica – é uma forma mais precisa de biotecnologia na qual a reprogramação genética usa ou modifica processos celulares que ocorrem naturalmente para fabricar produtos que atendam às necessidades humanas. Por exemplo, quando a levedura de cerveja produz álcool, as células expelem naturalmente o produto químico para que possamos coletá-lo e bebê-lo. A equipe de Stanford projetou cuidadosamente as organelas e membranas de sua levedura projetada para garantir que suas intrincadas moléculas de alcaloides tropânicos emergissem intactas da “linha de montagem” química para que fossem úteis para medicamentos.

“As plantas são os melhores químicos do mundo. Queremos recapitular suas químicas únicas e úteis em micróbios ‘domesticados’ para construir moléculas complexas inspiradas no mundo natural, mas adaptadas para melhor atender às necessidades humanas”, concluiu a pesquisadora.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Stanford (em inglês).

Fonte: Tom Abate, Universidade Stanford. Imagem: Planta do gênero Datura, cujos alcaloides tropânicos podem combater infecções. Fonte: Wikimedia Commons.

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