Subject: Medusa artificial construída a partir de células de rato
Bioengenheiros criaram uma medusa artificial usando silicone e células musculares do coração de rato. O organismo sintético, baptizado medusóide, parece uma flor com oito pétalas e quando colocado num campo eléctrico pula e nada exactamente como uma medusa.
"Morfologicamente construímos uma medusa, funcionalmente construímos uma medusa mas geneticamente é um rato", diz Kit Parker, biofísico na Universidade de Harvard em Cambridge, Massachusetts, que liderou o trabalho, descrito na última edição da revista Nature Biotechnology.
O laboratório de Parker trabalha na criação de modelos artificiais dos tecidos do coração humano, com o objectivo de regenerar órgãos e testar medicamentos, e a equipa construiu a medusóide como forma de compreender as "leis fundamentais das bombas musculares". Trata-se da abordagem da engenharia à ciência básica: demonstra que identificaste os princípios correctos construindo algo com eles.
Em 2007, Parker estava em busca de novas formas de estudar as bombas musculares quando visitou o New England Aquarium em Boston, Massachusetts. "Vi a exposição das medusas e atingiu-me como um raio", recorda ele. "Pensei: sei que sou capaz de construir uma coisa destas."
Para o fazer, recrutou John Dabiri, bioengenheiro que estuda propulsão biológica no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. "Peguei nele e disse-lhe 'John, acho que podemos construir uma medusa.' Ele nem sabia quem eu era mas eu estava tão entusiasmado que acho que ele teve medo de dizer que não."
Janna Nawroth, estudante de pós-graduação no Caltech que realizou a maioria das experiências, começou por mapear todas as células do corpo de medusas Aurelia aurita juvenis para compreender a forma como nadam. O corpo destas medusas é composto por uma única camada de células musculares, com fibras fortemente alinhadas em redor de um anel central e ao longo de oito pilares.
Para fazer a campânula bater para baixo, sinais eléctricos espalham-se através das células musculares numa onda suave, "como quando se deixa cair uma pedra na água", diz Parker. "É exactamente o que se observa num coração. A minha ideia é que para se ter uma bomba muscular, a actividade eléctrica tem que se propagar como uma frente de onda."
Nawroth criou uma estrutura com as mesmas propriedades fazendo crescer uma única camada de células musculares do coração de rato numa folha de polidimetilsiloxano. Quando um campo eléctrico é aplicado através da estrutura, o músculo contrai-se rapidamente, comprimindo a medusóide e imitando o movimento de uma medusa. O silicone elástico devolve a medusóide à sua forma plana original, pronta para nova contracção.
Quando colocada entre dois eléctrodos na água, a medusóide nadou como se fosse uma verdadeira medusa, produzindo mesmo correntes de água semelhantes às que levam partículas de alimento em direcção à boca das medusas. "Pensámos que se fossemos mesmo bons nisto iríamos criar esse vórtex e foi o que aconteceu", diz Parker. "Desmontámos um rato e reconstruímo-lo como medusa."
"Acho que tudo isto é fantástico", diz Joseph Vacanti, engenheiro de tecidos no Massachusetts General Hospital em Boston. "É uma demonstração poderosa da engenharia de sistemas quiméricos de componentes vivos e não vivos."
Parker refere que a sua equipa está a levar a biologia sintética a um novo nível. "Habitualmente, quando se fala de formas de vida sintéticas, pega-se numa célula viva e coloca-se-lhe novos genes mas nós construímos um animal. Não se trata apenas de genes mas de morfologia e função."
A equipa tenciona agora construir uma medusóide com células cardíacas humanas. Os investigadores pediram uma patente para usar o seu design, ou algo semelhante, como plataforma de teste de medicamentos. "Tens uma medicamento para o coração?", diz Parker. "Deixa-me colocá-lo na minha medusa e dir-te-ei se realmente melhora a função de bombeamento."
Também esperam realizar engenharia reversa noutras formas de vida marinhas, diz Parker. "Temos um tanque cheio de coisas aqui e um polvo vem a caminho."