Células Artificiais na Medicina

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Nicho valioso das células artificiais na medicina
Células artificiais com produtos químicos internos especializados podem revolucionar a forma como
abordamos a medicina de precisão.
As células artificiais têm um grande potencial na mudança da medicina de precisão para melhor. Estas
são vesículas ligadas à membrana que contêm química interna especializada que lhes dá a capacidade
de fazer e entregar uma “carga útil” – uma droga ou método de tratamento bioquímico. Eles possuem
várias propriedades únicas que os diferenciam das células naturais, expandindo o que é possível em
futuros produtos farmacêuticos de células artificiais.
Este campo de pesquisa decolou no final dos anos 90, quando Craig Venter, fundador do J. O Instituto
Craig Venter, projetou o primeiro organismo sintético de célula única, que ele chamou de JCVI-syn1.0 -
um micoplasma com um genoma sintético projetado.
Embora as células sintéticas imitem muitas propriedades das células naturais, elas podem ser
projetadas para incluir apenas as partes e peças necessárias para servir a um propósito específico. Ser
capaz de adicionar organelas ou componentes desejados e remover o que não é necessário permite aos
cientistas catá-los para tarefas específicas. Isso é útil quando uma droga é necessária para fornecer
tratamento direcionado no corpo. As células artificiais podem viajar para um local preciso e entregar a
droga, em vez de “copo de poeira” de todo o corpo desnecessariamente.
Essa capacidade é possível através de produtos químicos especializados dessas células – moléculas
sensíveis à luz, magnetismo, acústica, estados redox e enzimas – que lhes permitem responder a certos
https://www.advancedsciencenews.com/making-precision-medicine-the-norm/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3026460/
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sinais biológicos. Na era da medicina de precisão, essa sensibilidade abre portas para drogas que
respondem e se adaptam às doenças mutantes e ao corpo humano dinâmico.
Além da administração de drogas, as células sintéticas são capazes de sua própria expressão gênica e,
portanto, são capazes de produzir RNAs, proteínas e pequenas moléculas no local. Isso pode se traduzir
em um medicamento que sintetiza proteínas anticancerígenas dentro de tumores ou moléculas de
drogas que matam células tóxicas no corpo, eliminando os efeitos colaterais indesejados desses
tratamentos.
Transferi-los do laboratório para a clínica exigirá um extenso desenvolvimento regulatório e de
fabricação.
Os obstáculos experimentais permanecem
Esta tecnologia ainda está em seus estágios iniciais de desenvolvimento e sensores e transportadores
eficazes que podem ser ativados em resposta a estímulos específicos e moléculas de controle que fluem
para dentro e para fora da célula ainda estão em andamento. Esta maquinaria, é claro, já existe em
membranas celulares vivas, como as encontradas em bactérias, mas seu tamanho e complexidade
fazem com que traduzi-las para suas contrapartes artificiais desafiadoras.
A estabilidade também é um obstáculo predominante no campo. As células vivas permanecem na
corrente sanguínea por muito tempo antes de serem quebradas. As funções naturais do corpo trabalham
constantemente para quebrar e eliminar moléculas estranhas, independentemente de quão úteis possam
ser. Isso antes só era possível com as células vivas, mas os avanços no campo estão constantemente
nos aproximando desse objetivo.
Reunindo todas essas partes móveis
Desafios experimentais à parte, talvez um dos maiores obstáculos no campo é tornar todos esses
desenvolvimentos e tecnologias compatíveis entre si. Cientistas de todo o mundo estão trabalhando para
criar novas ideias inovadoras e técnicas de engenharia, que resultaram em avanços como engenharia
aprimorada do genoma e construção de membranas artificiais. No entanto, para fazer uma célula
totalmente sintética, essas tecnologias eventualmente terão que ser combinadas – uma tarefa que está
provando ser mais difícil do que o esperado. Cada subsistema é tipicamente projetado com um cientista
ou metodologia da equipe, criando uma variedade diversificada de produtos químicos e estruturas para
se juntarem para criar um produto funcional e funcional.
O próximo passo é a fabricação de células sintéticas para serem usadas em um ambiente clínico.
Fabricar cada um desses componentes e simplificar os processos de produção também é bastante caro.
Uma maneira possível de mitigar esses custos é ampliando a infraestrutura existente – ampliando os
sistemas de expressão de proteínas sem células existentes para volumes de reação de 100 litros já foi
demonstrado e, se suprimentos suficientes de reagentes puderem ser obtidos, as células sintéticas
podem efetivamente ser fabricadas em massa.
Embora o custo e a escalabilidade sejam sempre obstáculos significativos para a indústria, à medida que
as tecnologias se expandem, o desenvolvimento e os custos de expansão diminuirão e potencialmente
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serão compensados pelo aumento da lucratividade.
Células sintéticas não vêm sem preocupações éticas
Como este é um campo tão novo e as tecnologias são tão novas, a conscientização pública e o apoio às
políticas devem ser uma prioridade. As tecnologias de células sintéticas são tão únicas e inovadoras que
a FDA ainda não forneceu diretrizes para produtos de medicamentos para células sintéticas, tornando
impossível implantar essa tecnologia na indústria farmacêutica.
Isso é em parte devido à ambiguidade existente em torno de células artificiais. Os cientistas ainda não
chegaram a um acordo sobre o que são as células sintéticas e como serão no futuro. Por exemplo, como
os regulamentos para células vivas com genomas sintéticos ou outros com organelas sintéticas serão
diferentes? As rubricas importantes de avaliação regulatória, como as de diretrizes de nível de
biossegurança, ainda não foram escritas para avaliar efetivamente a biotecnologia sintética.
Sem políticas, corremos o risco de perpetuar questões éticas e de segurança na sociedade. Se
fabricadas incorretamente, as células sintéticas podem funcionar mal, causando danos potenciais. Da
mesma forma, se as sobras de detritos celulares vivos permanecerem em células sintéticas, isso pode
ter impacto tóxico ao entrar no corpo humano. A fim de implementá-los com segurança na indústria
farmacêutica, precisaremos de diretrizes de fabricação e segurança que os desenvolvedores de
medicamentos devem aderir.
O primeiro medicamento sintético à base de células no mercado começará um novo capítulo, oferecendo
novas oportunidades para expandir nossas capacidades em diagnóstico e tratamento; indo além de
apenas aplicações biomédicas. Maximizar o impacto das células artificiais requer que o campo aborde
rapidamente as preocupações de segurança, fabricação e custo de forma proativa.
O futuro parece brilhante
Nas últimas décadas, os biólogos sintéticos fizeram muitos avanços e o potencial das células artificiais
na revolução da medicina só cresceu. No entanto, a construção de sistemas dinâmicos, como estes,
continua difícil. A criação de uma célula totalmente sintética, na qual todos os seus componentes – das
membranas, organelas, fluido intracelular e genoma – são completamente sintéticos, ainda não foi
realizado, mas com cada trabalho de pesquisa publicado esse sonho se aproximando da realidade.
Roteiro: Kira Sampson, Carlise Sorenson e Katarzyna Adamala
Referência: Wakana Sato, et al., Células sintéticas em aplicações biomédicas, nanomedicina e
nanobiotecnologia (2021). DOI: 10.1002/wnan.1761
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https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wnan.1761
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