Sam Kriegman/UVM
Sam Kriegman/UVM

Pesquisadores fazem robô de células vivas de rãs

Xenobots são capazes de se mover e executar tarefas simples, como empurrar bolinhas na superfície de um prato

Redação, The Economist

20 de janeiro de 2020 | 11h00

Robôs podem ter todas as formas e tamanhos. Alguns são humanoides. Outros se assemelham a animais. Outros são apenas uma confusão de braços e pernas saídos de linhas de produção. Mas até agora, uma coisa todos têm em comum: são aparelhos não biológicos, mecânicos, feitos de materiais como metal e plástico e recheados com circuitos eletrônicos.

Até agora. Um grupo de pesquisadores americanos está trabalhando com células biológicas não modificadas para criar novos organismos que podem executar uma variedade de funções - até a reproduzir-se. Há vários meios de se trabalhar com organismos vivos. Criação seletiva e, mais recentemente, engenharia genética permitem produzir novas plantas e animais para agricultura e horticultura, além de pets. Insetos para uso industrial também podem ser turbinados assim. Pesquisadores também vêm trabalhando no uso de órgãos isolados de animais para testar drogas e, eventualmente, para transplantes.   

O que Joshua Bongard, da Universidade de Vermont, e Michael Levisns, da Universidade Tufts, de Massachusetts, estão fazendo é diferente. Como informaram em uma publicação da Academia Nacional de Ciências, eles e colegas construíram robôs orgânicos a partir de células-tronco extraídas de uma rã-africana, Xenopus laevis. O resultado está próximo da definição biológica de um organismo capaz de agir com autonomia, com células especializadas em executar diferentes funções.  

Os pequenos organismos artificiais que Bongard e Levin criaram, que chamam de xenobots (em homenagem à rã...), podem se mover e executar tarefas simples, como empurrar bolinhas na superfície de um prato. Não parece muito, mas eles calculam que o processo pode avançar para se chegar a produzir coisas mais úteis. 

Robôs derivados das próprias células de uma pessoa podem, por exemplo, ser injetados na corrente sanguínea para remover placas arteriais ou detectar câncer. Uma multidão de microrobôs pode também digerir resíduos tóxicos, incluindo partículas microscópicas de plástico que infestam os oceanos.

Para desenhar seus robôs, Bongard e Levin empregaram um programa de computador chamado algoritmo evolucionário. O programa trabalha criando virtualmente representações de milhares de alinhamentos de células que podem executar uma função particular. 

Em seguida, pegam as versões mais promissoras para formar a base de outros milhares de arranjos celulares, repetindo o processo até que surja algo apropriado para determinado propósito. Técnicas de microcirurgia agrupam as células no padrão estabelecido pelo algoritmo.

A demonstração que os dois pesquisadores fizeram envolveu dois tipos de célula-tronco da rã. Algumas são as chamadas células pluripotentes, extraídas de embriões em estágio inicial. As outras são células-tronco cardíacas especializadas em regenerar o músculo cardíaco.  

Os robôs colocados no prato foram capazes de se autolocomover na superfície contraindo as células do músculo cardíaco em seu interior. Além de empurrar bolinhas, grupos de robôs conseguiram trabalhar coletivamente, andando em círculos e empilhando as bolinhas.

Não está claro como funciona exatamente a movimentação. Segundo Bongard, "é possível que as células enviem sinais umas para outras de um modo que não percebemos". A equipe está também tentando fazer com que células sejam motivadas a construir corpos complexos. Tal conhecimento, diz Levin, seria imensamente útil na medicina regenerativa, que busca reparar órgãos e construir partes de corpos para transplante.

Para que os xenobots tenham um futuro prático, será preciso encontrar um meio mais fácil de produzi-los. No momento, a montagem de um exige horas de trabalho de um microcirugião, que usa microscópio e minúsculas pinças. 

Um meio de o processo ser acelerado pode ser o emprego de impressão tridimensional para construir as necessárias camadas de células. No momento, os xenobots têm vida curta - no máximo duas semanas, pois não podem se autoalimentar. Para produzir robôs utilitários, os pesquisadores pensam em como ampliar o tempo de vida de suas criações.

Uma sugestão controversa seria equipar os xenobots com sistemas reprodutivos - talvez soluções simples, como permitir que se dividam em dois, como alguns vermes. Isso ajudaria em utilizações que requeressem um grande número de xenobots. Por outro lado, a reprodução poderia levantar preocupações quanto aos robôs vivos fugirem de seu ambiente e se reproduzirem sem controle.

Tudo isso, diz Bongard, mostra que é necessário trabalhar com legisladores para decidir como a produção de futuras formas de vida, por mais úteis que venham a ser, seja regulamentada. / TRADUÇÃO DE ROBERTO MUNIZ

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