A membrana viral sintética permite automatizar os testes de medicamentos contra o vírus que causou a pandemia.
[Imagem: Han-Yuan Liu et al. - 10.1021/acs.langmuir.0c00804]
Membrana celular artificial
Pesquisadores conseguiram desenvolver uma membrana celular dentro de um chip que permite o monitoramento contínuo de como os agentes infecciosos e os medicamentos interagem com nossas células.
A membrana pode imitar qualquer tipo de célula - bacteriana, humana ou até a dura parede celular das plantas -, garante a equipe, formada por pesquisadores das universidades de Cambridge, Cornell e Stanford (EUA).
Para se ter uma ideia da importância do desenvolvimento, quase a totalidade da comunidade médica e científica hoje está pesquisando como o vírus SARS-CoV-2, causador da covid-19, ataca as membranas celulares humanas - e, mais importante, como ele pode ser bloqueado.
Para isso, contar com uma membrana sintética que possa ser colocada dentro de um biochip é uma vantagem enorme porque permite a realização de experimentos em série, totalmente comparáveis entre si e com grande velocidade.
As membranas artificiais foram formadas já dentro dos biochips, preservando a orientação e a funcionalidade da membrana celular. A equipe já testou seu uso para monitorar a atividade dos canais iônicos, uma classe de proteína nas células humanas que é alvo de mais de 60% dos produtos farmacêuticos aprovados.
As membranas celulares desempenham um papel central na sinalização biológica, controlando tudo, desde o alívio da dor até a infecção por um vírus, atuando como um "porteiro" entre uma célula e o mundo exterior.
Anna Maria Pappa e seus colegas decidiram criar uma réplica que fosse capaz de preservar todos os aspectos críticos de uma membrana celular - estrutura, fluidez e controle sobre o movimento de íons - sem as etapas demoradas necessárias para manter uma célula viva.
O dispositivo usa um chip eletrônico - membranas celulares integradas com eletrodos e transistores de plástico - para medir quaisquer alterações na membrana, permitindo que os cientistas entendam com segurança e facilidade como a célula interage com o mundo exterior.
Segurança para estudar os vírus
Dados os riscos significativos envolvidos para os pesquisadores que trabalham com o SARS-CoV-2 e outros vírus infecciosos, os cientistas do projeto estão se concentrando na criação de membranas virais e em sua fusão com os chips, onde elas podem ser controladas eletronicamente.
As membranas virais feitas até agora são idênticas à membrana do SARS-CoV-2, mas não contêm o ácido nucleico viral. Dessa maneira, novos medicamentos ou anticorpos para neutralizar a famosa proteína espícula (spike), que o vírus usa para se ancorar na célula hospedeira, poderão ser testados em larga escala - esta etapa do trabalho começará no início do próximo mês de agosto.
"Com este dispositivo, não estamos expostos a ambientes de trabalho arriscados para combater o SARS-CoV-2. O dispositivo acelerará a triagem de candidatos a medicamentos e fornecerá respostas para perguntas sobre como esse vírus funciona," disse o Dr. Han-Yuan Liu, coordenador da equipe.
Artigo: Self-Assembly of Mammalian-Cell Membranes on Bioelectronic Devices with Functional Transmembrane Proteins
Autores: Han-Yuan Liu, Anna-Maria Pappa, Aimie Pavia, Charalampos Pitsalidis, Quentin Thiburce, Alberto Salleo, Róisín M. Owens, Susan Daniel
Publicação: Langmuir
DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00804
Artigo: Optical and Electronic Ion Channel Monitoring from Native Human Membranes
Autores: Anna-Maria Pappa, Han-Yuan Liu, Walther Traberg-Christensen, Quentin Thiburce, Achilleas Savva, Aimie Pavia, Alberto Salleo, Susan Daniel, Róisín M. Owens