Pesquisadores da POSTECH Reduzem em 95% o Custo de Sistemas Reconstituídos Sem Células

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Joongoo Lee, do Departamento de Engenharia Química da POSTECH (Pohang University of Science and Technology), desenvolveu um método inovador, automatizado e modular para a montagem de sistemas reconstituídos sem células. Esses sistemas, que operam em tubos de ensaio, são capazes de produzir proteínas fora do ambiente celular vivo, oferecendo uma alternativa promissora aos métodos tradicionais. As descobertas significativas desta pesquisa foram detalhadas e publicadas na renomada revista científica Trends in Biotechnology, destacando o impacto potencial dessa tecnologia no campo da biotecnologia e engenharia de proteínas.

A plataforma desenvolvida pela equipe do professor Lee apresenta vantagens substanciais em comparação com os kits comerciais atualmente disponíveis no mercado. Notavelmente, o novo método conseguiu reduzir os custos de preparação em impressionantes 95%, tornando a tecnologia mais acessível e economicamente viável para laboratórios e indústrias. Além da economia, houve uma melhoria de cinco vezes no desempenho da síntese de proteínas livres de células, o que significa uma produção mais eficiente e robusta. Adicionalmente, o tempo total de preparação foi drasticamente reduzido, passando de quatro para apenas dois dias, acelerando significativamente o ciclo de pesquisa e desenvolvimento.

Para alcançar esses resultados notáveis, os pesquisadores empregaram uma plataforma de síntese de proteína livre de células baseada em lisado de Escherichia coli. Um dos avanços cruciais foi a capacidade de produzir os fatores de tradução diretamente nos tubos de ensaio, eliminando etapas complexas e demoradas. Esse processo foi então integrado a um sistema automatizado de manuseio de líquidos, o que não apenas minimizou o tempo de trabalho manual, mas também simplificou drasticamente o fluxo de trabalho experimental. A automação e a otimização resultaram em um sistema mais robusto e reproduzível, garantindo consistência entre diferentes lotes de produção e aumentando a confiabilidade dos experimentos.

A flexibilidade inerente a este novo sistema é uma de suas características mais valiosas. Aproveitando essa adaptabilidade, a equipe de pesquisa da POSTECH demonstrou com sucesso a incorporação de aminoácidos não canônicos em peptídeos e proteínas. Essa capacidade é fundamental para a engenharia de proteínas, permitindo a criação de moléculas com propriedades e funções aprimoradas ou completamente novas, que não seriam possíveis com os 20 aminoácidos padrão. Tal avanço abre portas para o desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos, biomateriais e ferramentas biotecnológicas com aplicações diversas.

Este progresso tecnológico é particularmente relevante para o conceito emergente de biofundições. As biofundições representam infraestruturas automatizadas de ponta que utilizam robótica e inteligência artificial para otimizar o ciclo de design, construção, teste e aprendizado (DBTL) em um grande número de experimentos biológicos. A capacidade de sintetizar proteínas de forma mais barata, rápida e eficiente, com a flexibilidade de incorporar componentes não naturais, alinha-se perfeitamente com a visão das biofundições de acelerar a descoberta e a engenharia biológica em escala industrial. A integração desses sistemas acelulares pode impulsionar significativamente a produtividade e a inovação nessas instalações avançadas.