Cientistas criam nanorrobô a partir do DNA humano para estudar forças celulares

O que parecia pertencer apenas ao reino da ficção científica ganhou forma real em um laboratório francês. Pesquisadores desenvolveram um robô em escala nanométrica construído inteiramente a partir de DNA humano, uma façanha que desafia nossa compreensão do que é possível fazer com o material genético que nos constitui. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications na quinta-feira, 28 de julho de 2022, e representa um salto significativo na capacidade de estudar como as células respondem a forças mecânicas.

O corpo humano funciona sob a influência constante de forças microscópicas que desencadeiam processos biológicos fundamentais. Quando você toca em algo, quando seus vasos sanguíneos se contraem, quando seus ouvidos detectam som — tudo isso depende de estruturas celulares chamadas mecanorreceptores que sentem essas forças e transmitem a informação para o interior da célula. Essa sensibilidade mecânica não é um detalhe menor. Quando funciona mal, está envolvida em doenças graves como o câncer, onde células anormais se adaptam às propriedades mecânicas de seus arredores e usam essa capacidade para se disseminar pelo corpo.

Até agora, os cientistas tinham ferramentas para estudar esses processos, mas todas com limitações severas. As tecnologias existentes são caras, exigem muito tempo para coletar dados, e não permitem examinar múltiplos receptores celulares simultaneamente. Gaëtan Bellot, pesquisador do Instituto Nacional de Saúde e Pesquisa Médica francês, liderou uma equipe que decidiu tentar uma abordagem completamente diferente. Eles se basearam em uma técnica chamada origami de DNA, desenvolvida em 2006 pelo pesquisador Paul Rothemund. O método funciona como seu nome sugere: fitas simples de DNA se dobram e se ligam umas às outras em sequências cuidadosamente planejadas, criando estruturas tridimensionais complexas através de um processo de automontagem.

O nanorrobô resultante é composto por três estruturas de origami de DNA, cada uma tão pequena quanto uma célula humana. Sua capacidade é notável: pode aplicar e controlar forças com uma precisão de 1 piconewton — um trilhão de newtons. Para colocar isso em perspectiva, essa é a primeira vez que um objeto construído a partir de DNA humano consegue exercer força com tal resolução. Os pesquisadores acoplaram o nanorrobô a uma molécula que o permite direcionar para células específicas e ativar mecanorreceptores em sua superfície com exatidão cirúrgica.

A ferramenta abre portas para pesquisa fundamental que antes eram fechadas. Cientistas podem agora estudar os mecanismos moleculares por trás da mecanossensibilidade celular e descobrir novos receptores que respondem a forças mecânicas. Bellot reconhece que o avanço é real e significativo, mas não esconde as limitações. O DNA que compõe o robô é biocompatível — uma vantagem para usar o dispositivo dentro de organismos vivos — mas também uma fraqueza. Enzimas naturais do corpo podem degradar o DNA, comprometendo o funcionamento do nanorrobô.

A equipe já está pensando no próximo passo. Bellot explica que pretendem modificar a superfície do robô para torná-lo menos vulnerável à degradação enzimática. Também exploram novas formas de ativar o dispositivo, como usar campos magnéticos em vez dos métodos atuais. O que começou como uma ideia ambiciosa — construir um robô a partir do próprio código genético humano — está evoluindo para algo que pode transformar como entendemos a biologia celular e, eventualmente, como tratamos doenças.