Uma equipe de pesquisa das universidades de Osaka e Saitama, localizadas no Japão, desenvolveu redes de fibras proteicas que imitam o citoesqueleto celular utilizando apenas um feixe de laser, sem a necessidade de modificar quimicamente as moléculas envolvidas. O estudo, que foi publicado na revista Advanced Science, apresenta uma solução para um desafio importante enfrentado em experimentos in vitro.
Atualmente, as técnicas empregadas para a construção dessas redes demandam alterações químicas que podem comprometer a atividade biológica das proteínas, levando a resultados experimentais distorcidos. O citoesqueleto é uma estrutura interna composta por fibras proteicas que confere forma às células e funciona como um trilho para as proteínas motoras, que desempenham funções essenciais, como contração muscular e transporte intracelular.
Para analisar a interação entre a organização dessas redes e seu comportamento dinâmico, os pesquisadores necessitam de modelos controláveis em ambiente laboratorial. Até o momento, as tentativas anteriores para criar essas redes dependiam da auto-organização espontânea ou do uso de luz ultravioleta ou azul para induzir formações localizadas. Contudo, a auto-organização não oferece controle preciso sobre a arquitetura, enquanto os comprimentos de onda mais curtos da luz interferem na fluorescência da imagem e requerem modificações químicas nas proteínas para torná-las fotossensíveis.
A nova abordagem utiliza um laser de infravermelho próximo, cuja força óptica atua sobre as pequenas moléculas de proteína. Conforme esclarece Hiroshi Yoshikawa, autor principal da pesquisa, essa força provoca o acúmulo das moléculas no ponto focal do laser sem que haja contato físico direto entre elas, resultando em arranjos altamente organizados de redes fibrosas. As redes criadas apresentaram movimentos dinâmicos semelhantes aos observados em células vivas, incluindo translação e rotação análoga àquela dos flagelos.
Esses achados indicam que o sistema desenvolvido replica com precisão as propriedades funcionais do citoesqueleto. A técnica proposta não exige nenhuma modificação química, permitindo que a função biológica nativa das proteínas seja mantida. Além disso, o comprimento de onda do laser utilizado não interfere nas imagens obtidas por fluorescência, o que facilita a visualização.
Os cientistas veem um grande potencial em aplicações relacionadas ao estudo dos mecanismos celulares como divisão, migração e adesão. Também vislumbram possibilidades para o desenvolvimento de atuadores protéticos que poderiam funcionar como músculos robóticos. Essa tecnologia representa um avanço notável na biologia sintética e pode acelerar a compreensão dos processos fundamentais da vida.
A capacidade de produzir redes proteicas sem a necessidade de modificações químicas abre novas fronteiras para pesquisas em biologia celular e engenharia biomédica, possibilitando uma modelagem mais precisa e realista de sistemas celulares complexos.