Nano-'computador' baseado em proteína evolui na capacidade de influenciar o comportamento celular

Nano-'computador' baseado em proteína evolui na capacidade de influenciar o comportamento celular

Carimbo de data / hora: 26 de maio de 2023 1h
Nó Fonte: 2683529
26 de maio de 2023 (Notícias do Nanowerk) O primeiro agente de nanocomputação baseado em proteínas que funciona como um circuito foi criado por pesquisadores da Penn State. O marco coloca-os um passo mais perto do desenvolvimento de terapias baseadas em células de próxima geração para tratar doenças como diabetes e cancro. As abordagens tradicionais da biologia sintética para terapias baseadas em células, como aquelas que destroem células cancerígenas ou estimulam a regeneração de tecidos após lesões, baseiam-se na expressão ou supressão de proteínas que produzem uma ação desejada dentro de uma célula. Esta abordagem pode levar tempo (para que as proteínas sejam expressas e degradadas) e custar energia celular no processo. Uma equipe de pesquisadores do Penn State College of Medicine e do Huck Institute of Life Sciences está adotando uma abordagem diferente. “Estamos projetando proteínas que produzem diretamente uma ação desejada”, disse Nikolay Dokholyan, professor G. Thomas Passananti e vice-presidente de pesquisa do Departamento de Farmacologia. “Nossos dispositivos baseados em proteínas ou agentes de nanocomputação respondem diretamente a estímulos (entradas) e então produzem uma ação desejada (saídas).” Em um estudo publicado em Os avanços da ciência ("Um circuito lógico de proteína combinatória não comutativa controla a orientação celular em nanoambientes"), Dokholyan e o estudante de doutorado em bioinformática e genômica Jiaxing Chen descrevem sua abordagem para criar seu agente de nanocomputação. Eles projetaram uma proteína alvo integrando dois domínios sensores, ou áreas que respondem a estímulos. Neste caso, a proteína alvo responde à luz e a um medicamento chamado rapamicina ajustando a sua orientação ou posição no espaço. Para testar seu projeto, a equipe introduziu sua proteína projetada em células vivas em cultura. Ao expor as células cultivadas aos estímulos, eles usaram equipamentos para medir mudanças na orientação celular depois que as células foram expostas aos estímulos dos domínios sensores. Anteriormente, seus agente de nanocomputação exigia duas entradas para produzir uma saída. Agora, Chen diz que existem duas saídas possíveis e a saída depende da ordem em que as entradas são recebidas. Se a rapamicina for detectada primeiro, seguida pela luz, a célula adotará um ângulo de orientação celular, mas se os estímulos forem recebidos na ordem inversa, a célula adotará um ângulo de orientação diferente. Chen diz que esta prova de conceito experimental abre a porta para o desenvolvimento de agentes de nanocomputação mais complexos. “Teoricamente, quanto mais entradas você incorporar em um agente de nanocomputação, mais resultados potenciais poderão resultar de diferentes combinações”, disse Chen. “As entradas potenciais podem incluir estímulos físicos ou químicos e as saídas podem incluir mudanças no comportamento celular, como direção celular, migração, modificação da expressão genética e citotoxicidade das células imunológicas contra células cancerígenas.” A equipe planeja desenvolver ainda mais seus agentes de nanocomputação e experimentar diferentes aplicações da tecnologia. Dokholyan, pesquisador do Penn State Cancer Institute e do Penn State Neuroscience Institute, disse que seu conceito poderá algum dia formar a base da próxima geração de terapias baseadas em células para várias doenças, como doenças autoimunes, infecções virais, diabetes, lesões nervosas e câncer. .

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