O projeto foi liderado por equipes associadas aos professores Kate Adamala e Aaron Engelhart. Segundo a universidade, as SpudCells conseguem crescer, adquirir recursos, replicar o próprio genoma, se dividir e passar por seleção e competição entre versões diferentes. A pesquisa é tratada como um avanço importante porque, ao contrário de outros trabalhos que modificavam células naturais, o sistema foi construído de baixo para cima, com peças químicas conhecidas.

Na prática, essas estruturas funcionam dentro de lipossomos, pequenas esferas formadas por membranas lipídicas. Dentro delas, os cientistas inseriram DNA sintético e um conjunto de componentes necessários para produzir proteínas. Para crescer, as SpudCells se fundem com lipossomos menores, chamados de “alimentadores”, que entregam moléculas, enzimas e ribossomos. Esse processo permite que a estrutura aumente de tamanho e avance para a divisão.

O ponto mais impactante é que as SpudCells apresentaram um ciclo parecido com o de uma célula: alimentação, crescimento, cópia do material genético e separação em novas estruturas. Em testes, versões com vantagem genética cresceram mais rápido e superaram as demais após algumas gerações, reproduzindo em escala mínima uma dinâmica semelhante à seleção natural.

Apesar do impacto, os próprios pesquisadores reconhecem que ainda não se trata de uma célula natural plenamente funcional. As SpudCells dependem de um líquido rico em substâncias essenciais, não controlam todo o metabolismo, não eliminam resíduos de forma autônoma e podem falhar ao dividir corretamente o DNA entre as estruturas-filhas. O trabalho também foi divulgado como preprint, antes da revisão por pares, o que exige cautela antes de tratar o resultado como uma revolução definitiva.

Ainda assim, o avanço pode mudar o futuro da medicina, da produção de alimentos, dos combustíveis e da indústria química. A ideia é que sistemas biológicos construídos em laboratório possam, no futuro, fabricar moléculas sob medida, testar circuitos biológicos e ajudar a entender como a matéria sem vida pode se organizar até adquirir comportamentos parecidos com os de organismos vivos. O que hoje ainda parece frágil e experimental pode se tornar uma das bases da próxima corrida científica mundial.

Foto: Orion Venero/Adamala Lab
Redação – Thiago Salles

As estruturas, chamadas de SpudCells, são consideradas as primeiras células sintéticas criadas inteiramente do zero que conseguem realizar o ciclo celular completo em laboratório. O estudo representa um dos maiores avanços da ciência na tentativa de compreender como a vida pode surgir e funcionar a partir de componentes artificiais.

Ao contrário de pesquisas anteriores, que modificavam organismos já existentes, os pesquisadores construíram as SpudCells utilizando lipossomos — pequenas esferas microscópicas preenchidas com água — combinados com DNA sintético responsável por comandar as funções essenciais da célula.

O curioso nome SpudCells possui duas origens. Além de fazer referência ao satélite Sputnik, símbolo do início da corrida espacial, também homenageia a palavra “spud”, que significa batata em polonês. A escolha está ligada ao fato de que os lipossomos utilizados na pesquisa são produzidos a partir de amido de batata, além de ser uma referência à origem da pesquisadora Kate Adamala.

Para crescer, essas células artificiais incorporam pequenos lipossomos carregados com enzimas, ribossomos e outras moléculas fundamentais para seu funcionamento. O DNA sintético presente no interior da estrutura contém todas as instruções necessárias para copiar seu próprio material genético e iniciar a divisão celular.

Os pesquisadores observaram ainda um comportamento semelhante ao processo de seleção natural. Durante os experimentos, as SpudCells que apresentavam vantagens genéticas cresceram e se multiplicaram com maior eficiência, tornando-se predominantes sobre as demais.

Apesar do resultado considerado histórico, a tecnologia ainda apresenta limitações importantes. As células dependem totalmente de um meio rico em nutrientes preparado pelos cientistas e ainda não conseguem controlar seu próprio metabolismo, eliminar resíduos ou produzir proteínas de maneira totalmente independente. Além disso, parte das divisões celulares distribui o DNA de forma incorreta, limitando sua sobrevivência após poucas gerações.

Mesmo assim, especialistas avaliam que o trabalho abre novas possibilidades para a biologia sintética. A expectativa é que, no futuro, sistemas semelhantes possam contribuir para o desenvolvimento de medicamentos, vacinas, combustíveis sustentáveis, materiais biodegradáveis e novas tecnologias para a medicina.

Para acelerar essas pesquisas, cientistas de diversos países criaram a organização Biotic, iniciativa voltada ao aprimoramento das SpudCells e ao desenvolvimento de um verdadeiro “sistema operacional da vida”, baseado em genes e processos bioquímicos artificiais.

Embora ainda esteja distante de reproduzir a complexidade das células naturais, o experimento demonstra que estruturas criadas em laboratório podem imitar funções essenciais da vida, aproximando a ciência de um objetivo que, até poucos anos atrás, parecia apenas ficção científica.

Foto: Orion Venero / Adamala Lab

Redação: Ana Flavia