Cientistas usam nanotecnologia para criar robô a partir do DNA humano

Parece coisa de ficção científica, mas é real: uma equipe de pesquisadores franceses desenvolveu um robô baseado em nanotecnologia a partir do DNA humano. Um artigo que descreve o estudo foi publicado nesta quinta-feira (28) na Nature Communications.

Segundo os autores, o "nanorrobô" deve permitir um estudo mais aprofundado das forças mecânicas aplicadas em níveis microscópicos, que são cruciais para muitos processos biológicos e patológicos.

Nosso organismo está sujeito a forças mecânicas exercidas em escala microscópica, desencadeando sinais biológicos fundamentais para muitos processos celulares envolvidos em seu funcionamento normal ou no desenvolvimento de doenças.

A sensação de toque, por exemplo, é condicionada, em partes, à aplicação de forças mecânicas em receptores celulares específicos. Conhecidos como mecanorreceptores, eles permitem a regulação de outros processos biológicos essenciais, como constrição do vaso sanguíneo, percepção da dor, respiração, detecção de ondas sonoras no ouvido, entre outros.

Conforme explica o site Phys, a disfunção dessa sensibilidade celular está envolvida em muitas doenças, como o câncer, por exemplo. As células cancerígenas transitem dentro do corpo, se adaptando às propriedades mecânicas de seu microambiente. Tal adaptação só é possível porque forças específicas são detectadas por mecanorreceptores que transmitem a informação para o citoesqueleto celular.

Várias tecnologias já estão disponíveis para aplicar forças controladas e estudar esses mecanismos, no entanto, elas têm uma série de limitações, a começar pelo fato de que elas são muito caras. Além disso, essas técnicas não nos permitem estudar uma grande variedade de receptores celulares de uma só vez, o que torna a coleta de dados muito demorada.

Para propor uma alternativa, cientistas liderados pelo pesquisador Gaëtan Bellot, do Instituto Nacional de Saúde e Pesquisa Médica (Inserm), única organização governamental exclusivamente dedicada à pesquisa biológica, médica e de saúde pública da França, decidiram usar o método de origami de DNA.

Esse método foi criado em 2006 pelo pesquisador Paul Rothemund e consiste no uso de diversas fitas simples de DNA que servem como base para outras fitas de material genético que se ligam como contrapartes. As sequências de DNA são selecionadas de tal forma que as fitas e dobras anexadas criam as estruturas desejadas em um processo de automontagem. Nos últimos dez anos, a técnica possibilitou grandes avanços no campo da nanotecnologia.

Robô apresenta vantagens, mas é sujeito a reações do organismo

Os pesquisadores franceses puderam projetar um robô em escala nanoscópica – portanto, compatível com o tamanho de uma célula humana – composto por três estruturas de origami de DNA.

Assim, pela primeira vez, torna-se possível aplicar e controlar uma força com uma resolução de 1 piconewton – ou seja, um trilhão de Newton (sendo que 1 Newton equivale a 0,102 kg) Esta é a primeira vez que um objeto automontado baseado em DNA humano pode aplicar uma força com tal precisão.

A equipe acoplou o nanorrobô a uma molécula, possibilitando direcionar o dispositivo para algumas células e aplicar forças especificamente em mecanorreceptores localizados na superfície dessas células, com o objetivo de ativá-los.

Tal ferramenta é muito valiosa para pesquisas básicas, pois poderia ser usada para entender melhor os mecanismos moleculares envolvidos na mecanossensibilidade celular e descobrir novos receptores celulares sensíveis às forças mecânicas.

"O design de um robô que permite a aplicação in vitro e in vivo das forças de piconewton atende a uma demanda crescente na comunidade científica e representa um grande avanço tecnológico". diz Bellot, reconhecendo, no entanto, que o projeto também está sujeito a falhas. "A biocompatibilidade do robô pode ser considerada uma vantagem para aplicações in vivo, mas também uma fraqueza com sensibilidade a enzimas que podem degradar o DNA".

Ele revelou que o próximo passo da equipe será estudar como modificar a superfície do robô para que ele seja menos sensível à ação das enzimas. "Também tentaremos encontrar outros modos de ativação do nosso robô usando, por exemplo, um campo magnético".