Notícia

Pesquisadores desenvolvem elementos básicos de computação para bactérias

Janet Iwasa, MIT.

Fonte

MIT

Data

domingo, 12 julho 2015 10:10

Áreas

Biologia Celular. Biotecnologia. Engenharia Biomédica.

Em artigo publicado no dia 9 de julho na revista científica Cell Systems, pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos Estados Unidos, mostram os resultados de uma série de sensores, chaves e circuitos de memória, que podem ser codificados em uma bactéria comum no intestino humano, a Bacteroides thetaiotaomicron.

Estes elementos de computação básica podem permitir que as bactérias detectem, memorizem e respondam a sinais no intestino, com aplicações futuras que podem incluir a detecção e tratamento precoce da doença inflamatória intestinal ou do câncer de cólon.

Os pesquisadores já construíram circuitos genéticos dentro de organismos modelo como E. coli. No entanto, essas estirpes são encontradas apenas em níveis baixos dentro do intestino humano, de acordo com o Dr. Timothy Lu, professor associado de engenharia biológica e de engenharia elétrica e ciência da computação, que conduziu a pesquisa ao lado do Dr. Christopher Voigt, professor de engenharia biológica no MIT.

“Nós queríamos trabalhar com linhagens como a B. thetaiotaomicron, que estão presentes em muitas pessoas em níveis abundantes, e que podem colonizar o intestino de forma estável por longos períodos de tempo”, diz o professor Lu.

A equipe desenvolveu uma série de partes genéticas que podem ser utilizadas para programar precisamente a expressão do gene no interior da bactéria. “Usando essas partes, construímos quatro sensores que podem ser codificados no DNA da bactéria e que podem responder a um sinal para ligar ou desligar genes dentro da B. thetaiotaomicron”, diz o professor Voigt.

“Memória” bacteriana

Para detectar e informar sobre patologias do intestino, incluindo sinais de hemorragia ou inflamação, a bactéria precisa captar esta informação e relatá-la externamente. Para habilitá-las a fazer isso, os pesquisadores equiparam a bactéria B. thetaiotaomicron com uma forma de “memória genética”. Eles usaram uma classe de proteínas conhecidas como recombinases, que podem gravar informações no DNA da bactéria, reconhecendo endereços de DNA específicos e invertendo sua direção.

Os pesquisadores também implementaram uma tecnologia conhecida como interferência CRISPR, que pode ser usada para controlar quais genes são ligados ou desligados na bactéria. Os pesquisadores usaram a tecnologia para modular a capacidade da B. thetaiotaomicron de consumir um nutriente específico e para resistir a uma molécula antimicrobiana.

Os pesquisadores demonstraram que o seu conjunto de ferramentas genéticas funcionou dentro da bactéria B. thetaiotaomicron no intestino de ratos. Quando os ratos foram alimentados com alimentos que continham os ingredientes certos, eles mostraram que as bactérias se lembrava do que os ratos comeram.

Continuidade do estudo

Os pesquisadores planejam agora expandir a aplicação de suas ferramentas para diferentes espécies de Bacteróides. Isso porque a composição microbiana do intestino varia de pessoa para pessoa, o que significa que uma espécie particular de bactéria pode ser dominante em um paciente, mas não em outros.

“Pretendemos expandir nossas ferramentas genéticas para uma ampla gama de bactérias que são organismos comensais importantes no intestino humano”, diz o professor Lu.

O conceito de utilização de micróbios para detectar e responder a sinais de doença também poderia ser usado em outras partes do corpo, acrescenta o pesquisador.

“Nós queremos ter alta sensibilidade e especificidade no diagnóstico de doenças com bactérias modificadas“, diz o professor Lu. “Para conseguir isto, nós poderíamos projetar bactérias para detectar vários biomarcadores, e só desencadear uma resposta quando eles estão estiverem presentes”, conclui o pesquisador.

Leia mais na reportagem do MIT (em inglês).

Fonte: Helen Knight, MIT Imagem: Janet Iwasa, MIT.

Em suas publicações, o Portal Tech4Health da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal Tech4Health tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.