O origami de DNA, técnica para produzir estruturas a partir de DNA, pode ser mais do que apenas um conceito legal de design. Ele pode também ser usado para construir dispositivos que conseguem procurar e destruir células vivas.
O origami de DNA, técnica para produzir estruturas a partir de DNA, pode ser mais do que apenas um conceito legal de design. Ele pode também ser usado para construir dispositivos que conseguem procurar e destruir células vivas.
Os nanorrobôs, como os pesquisadores os chamam, usam um sistema semelhante em células do sistema imune para acoplar aos receptores no exterior das células.“Nós o chamamos de nanorrobô porque ele é capaz de desempenhar algumas tarefas robóticas”, disse Ido Bachelet, cientista de pós-doutorado na Harvard Medical School, em Boston, e um dos autores do estudo publicado na edição de 17 de fevereiro da Science. Assim que o aparelho reconhece uma célula, ele prossegue e, então, molda e libera sua carga.
Os pesquisadores projetaram a estrutura dos nanorrobôs usando um software de código aberto, chamado Cadnano, desenvolvido por um dos autores, Shawn Douglas, biofísico do Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, da Harvard. Em seguida, eles construíram os robôs usando origami de DNA. Os dispositivos em forma de barril, cada um com cerca de 35 nanômetros de diâmetro, contêm 12 locais no interior para a fixação de moléculas de carga e duas posições no exterior para fixar aptâmeros, fios curtos de nucleotídeos com sequências especiais para reconhecer moléculas na célula-alvo. Os aptâmeros agem como grampos: assim que ambos encontram o alvo, eles abrem o dispositivo para liberar a carga.
“É possível pensar nisso como uma espécie de fechadura de combinação”, prossegue Bachelet. “Só quando os dois marcadores se encaixam o robô inteiro se abre”.
Os cientistas testaram seis combinações de fechaduras aptâmeros, cada uma concebida para atingir diferentes tipos de células cancerosas em cultura. As concebidas para acertar uma célula atingida por leucemia conseguiram discerni-las entre várias células, então libertaram sua carga, neste caso um anticorpo, para deter o crescimento das células. Eles testaram também cargas que conseguem ativar o sistema imune.
A obra “nos leva um passo à frente no caminho das drogas mais inteligentes de hoje para o tipo de nanorrobôs médicos que poderíamos imaginar”, avalia Paul Rothemund, bioengenheiro computacional do California Institute of Technology, em Pasadena, e inventor do origami de DNA.
Em cheio no alvo
Como os nanorrobôs pode ser programados para liberar a carga somente quando as células-alvo estão no estado correto da patologia, eles alcançam uma especificidade que falta a outros métodos de liberação de drogas, alega Hao Yan, químico e nanotecnólogo da Arizona State university em Tempe. “Eles realmente aproveitam a possibilidade de programação da nanotecnologia de DNA”.
Se estas estruturas funcionarão em um organismo vivo é algo a ser visto. Por um lado, elas são projetadas para se comunicar com moléculas na superfície de uma célula. “Se o alvo terapêutico estiver dentro da célula, vai ser complicado”, alerta Bachelet.
Além disso, os nanorrobôs são rapidamente eliminados pelo fígado ou destruídos por nucleases, enzimas que destroem porções dispersas de DNA. Pode ser possível revesti-los com uma substância como polietileno glicol, amplamente usado para aumentar o tempo em que um medicamento pode permanecer no corpo, segundo Douglas, ou “talvez emprestar inspiração de outras biomoléculas ou células”, como as hemácias, “que circulam no sangue por um longo tempo”. Ele e seus colegas estão apenas começando a pensar em testar os nanorrobôs em camundongos.
“Se estes tipos de problemas puderem ser resolvidos, então os nanorrobôs têm chance de se tornar terapêutica real”, conclui Rothemund.