O que é um robô de DNA e como ele pode mudar a medicina?

Não se engane: o corpo humano é uma zona de guerra. Além do mais, é moderno, lutado não em algum campo de batalha fora do jogo, mas dentro da cidade devastada pela guerra que chamamos de corpo humano.

Claro, as forças defensivas do nosso corpo fazem sua parte para manter a maior parte dos invasores fora, mas o inimigo violou nossos portões há muito tempo. Assim, a luta pela saúde continua dentro de nós, em meio a sistemas delicados e órgãos cruciais. Os soldados do nosso sistema imunológico combatem espiões virais, sabotadores cancerosos, terroristas bacterianos e máquinas de guerra parasitas.

A ciência moderna permite uma boa interferência externa. Como uma superpotência da Guerra Fria sustentando um regime em apuros, enviamos nossas armas farmacêuticas, equipamentos de vigilância de alta tecnologia e a ocasional explosão de energia radioativa.

No entanto, essas superarmas muitas vezes estão longe de serem clínicas em sua aplicação.

Jogue uma bomba em um quarteirão da cidade e você pode acabar com os insurgentes inimigos, mas também matará civis inocentes e dizimará infraestruturas importantes. Você danifica exatamente aquilo que pretende proteger.

No corpo, a situação é muitas vezes a mesma. Por exemplo, queremos salvar o corpo dos estragos do câncer, mas os tratamentos de quimioterapia e radiação danificam as células saudáveis, assim como as cancerosas. O que precisamos é de algo capaz de fazer ataques mortais precisos em um nível celular - um drone militar para patrulhar nosso espaço interior.

Então, o que vai caçar as células cancerosas em nosso corpo e exterminá-las com danos colaterais mínimos? Vamos precisar de um robô -- um feito de DNA (ácido desoxirribonucleico).

Como você pode ver na ilustração, o robô de DNA não se parece muito com um autômato típico de balde de parafusos. Ele não tem o charme de um WALL-E nem a simetria mortal de um drone Predator da Força Aérea dos EUA, mas há uma razão muito boa. Para construir um robô em uma escala tão pequena, você precisa construí-lo com pequenas coisas. O material de escolha nesta máquina é o próprio DNA.

O DNA, é claro, é o modelo para a maioria das formas de vida orgânica. A maneira como você olha, a maneira como você pensa - tudo isso está contido em um código de bases químicas. Mas o DNA é mais do que apenas informação. Como sequências complementares de DNA podem se ligar, moléculas individuais podem se auto-montar em formas e estruturas complexas. Desenvolva uma máquina com essas coisas e você se beneficiará de um material de construção que está prontamente disponível e pode ser montado automaticamente. Você salvará vidas e também economizará dinheiro em pesquisa e desenvolvimento.

Usando um método chamado DNA origami , pesquisadores do Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard dobraram fitas de DNA sintético em uma gaiola em forma de barril com aproximadamente 35 nanômetros de diâmetro [fonte: Katsnelson ]. Por outro lado, um fio de cabelo humano tem apenas 20.000 nanômetros de largura [fonte: EPA ].

Essa gaiola contém até 12 moléculas de carga útil dentro dela, como anticorpos destruidores de células [fonte: Katsnelson ]. Do lado de fora, dois aptâmeros impedem que a gaiola se abra e libere a carga mortal. Aptâmeros são fitas curtas de DNA com sequências especiais para reconhecer moléculas específicas. Pense neles como cadeados segurando a cesta fechada.

Quando o robô de DNA entra em contato com a célula cancerosa alvo, as travas se abrem, a gaiola se abre e o anticorpo destrói a célula alvo. Em 2012, a equipe de pesquisa do Wyss Institute relatou "quase zero danos colaterais" depois de lançar seus bots em uma mistura de células-alvo e células espectadoras [fonte: Bachlet ].

A tecnologia promete revolucionar os cuidados de saúde com medicamentos inteligentes e direcionados e nanomáquinas ainda mais complexas para policiar nosso interior. No entanto, os cientistas têm vários obstáculos a superar à medida que ajustam seus projetos de robôs de DNA.

Para começar, atualmente leva semanas para juntar estruturas complexas de DNA. E se esses bolsões de destruição de tamanho nanométrico forem para fazer algum trabalho, ajudará se não os expelirmos uma hora depois. Os pesquisadores estão trabalhando em modificações para impedir que o bot atinja os rins ou o fígado antes de realizar seu ataque às células-alvo.

Ainda assim, o fato permanece: estamos construindo pequenas armas robóticas para ajudar na guerra sem fim entre os habitantes de seu corpo e as hordas infinitas que se esforçam para conquistá-lo. A tecnologia, como o futuro, está aqui.

I had to lash one hand behind my back to avoid making the obvious "Fantastic Voyage" or "Innerspace" references in this article. In a way, however, the films do the public understanding of nanotechnology -- especially medical nanotechnology -- a disservice. Visions of miniaturized submarines in the bloodstream display a top-down view of nanotechnology. In reality, we're looking at a bottom-up system, in which small machines are built of tiny materials to perform their work on an ever-so-minute scale. You don't build a sub the size of DNA; you build it OUT of DNA.

I couldn't help but think of the DNA robot concept in terms of a gift-wrapped package containing a small bomb. Imagine this package on the parlor of an Agatha Christie-style murder mystery. It will only open in the hands of a killer.

Related Articles

Sources