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Anne Trafton | MIT News Office
Traduzido por Salma Saad
04/03/18
O biólogo sintético espera desenvolver tratamentos para câncer e outras doenças.
No ensino médio e na faculdade, Timothy Lu passou muito tempo programando computadores. Mas, prestes a se formar, ele voltou sua atenção para a programação de sistemas biológicos. O campo da biologia sintética estava apenas começando a surgir, e ele queria fazer parte deste fenômeno.
Desde então, Lu dedicou sua carreira a novas formas de engenharia de células, tanto bacterianas como humanas, para que pudessem desempenhar novas funções. Com essa abordagem, ele espera desenvolver novas terapias para uma série de doenças, desde o câncer à infecções resistentes a drogas.
Alcançar este objetivo exige superar muitos outros desafios além destes de programação de chips de computador, diz ele, porque as células vivas se comportam de maneiras mais imprevisíveis e a linguagem de programação subjacente ainda não é profundamente compreendida.
“A vantagem da indústria de semicondutores é que ela foi capaz de construir unidades individuais e juntá-las e dimensioná-las de forma muito eficiente. Eles não estavam colocando as coisas em um sistema existente que já estava bagunçado e onde você não conhecia o diagrama de fiação “, diz Lu, que recentemente ganhou mandato no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação do MIT. “Em contraste, estamos tentando descobrir como montar circuitos genéticos em conjunto e também colocá-lo neste gigante mish-mash que a célula normalmente faz. Esse é o principal desafio “.
Desafios fundamentais
O interesse inicial de Lu em programação de computadores foi inspirado por seu pai, que trabalhou como engenheiro elétrico na IBM.
“Meu pai trazia para casa algumas dos primeiras PCs desenvolvidos pela IBM, e eu passava muito tempo programando computadores e fazendo com que eles fizessem coisas muito simples”, lembra Lu.
Quando Lu tinha 10 anos, sua família mudou-se do estado de Nova York para Taiwan, onde seus pais cresceram. Ele retornou aos Estados Unidos estudar no MIT, onde se especializou em Engenharia Elétrica e Ciência da Computação. Quando se formou em 2003, Lu percebeu que gostava de programação, mas queria aplicar esse interesse a tecnologias nascentes com desafios fundamentais a serem resolvidos.
Ele logo ficou intrigado com a idéia de programação de sistemas biológicos. Muitos pesquisadores da área de Boston começaram a trabalhar neste campo, conhecido como biologia sintética. Lu decidiu candidatar-se ao Programa Harvard-MIT em Ciências e Tecnologia da Saúde (HST), e ele avançou para fazer sua pesquisa de doutorado em um laboratório na Universidade de Boston liderado pelo pioneiro de biologia sintética James Collins (que agora é membro da faculdade no MIT)
Como parte de seus cursos de HST, Lu viu muitos pacientes com infecções resistentes aos antibióticos e se interessou em tentar desenvolver novos tratamentos para tais infecções. No laboratório de Collins, Lu trabalhou na engenharia de vírus que infectam bactérias, também conhecidas como bacteriófagos. Ele projetou esses bacteriófagos para produzir enzimas que ajudam a mastigar biofilmes (camadas de bactérias que se apegam às superfícies) e, em 2008, ganhou o Prêmio Estudantil Lemelson-MIT por este trabalho. Em um projeto relacionado, ele criou bactérias para expressar fatores que os tornam mais suscetíveis a antibióticos existentes.
Ao terminar seu PhD e um MD ( Doutorado em Medicina), Lu ponderou alguns caminhos de carreira, incluindo praticar medicina ou trabalhar em uma startup com base em sua pesquisa, mas ele acabou se candidatando a um cargo de faculdade no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação do MIT, que procurava alguém interessado em programar circuitos biológicos. O MIT havia contratado recentemente alguns biólogos sintéticos proeminentes para lançar o novo Centro de Biologia Sintética do Instituto, e Lu estava ansioso para se envolver neste projeto.
“Na época, o MIT estava tentando formar sua equipe de biologia sintética. Eu sabia que se eu me juntasse eu seria o membro mais jovem, mas, ao mesmo tempo, seria parte de algo que iria crescer rapidamente, então foi emocionante para mim “, diz Lu, que mais tarde foi apontado para o Departamento de Engenharia Biológica do MIT.
Circuitos de combate a doenças
Grande parte da pesquisa de Lu concentra-se na concepção de circuitos genéticos que podem realizar cálculos em células vivas, como contar eventos ou rastrear se um evento específico ocorreu e depois provocando a resposta apropriada.
“O meu interesse pessoal mais profundo é nas aplicações clínicas da biologia sintética”, diz Lu. “Você pode programar células ou vírus para detectar e responder ao seu ambiente, para que você possa tentar detectar a presença de doenças e tratá-la de forma eficaz e segura?”
Em um estudo recente, Lu e seus colegas desenvolveram um circuito genético sintético que desencadeia o sistema imunológico do corpo para atacar cânceres quando detecta sinais da doença. Eles também estão trabalhando na concepção de mais elementos de controle para ajudá-los a ligar e desligar esses circuitos e desenvolver maneiras de ajudar os circuitos a mudar sua produção em resposta a diferentes biomarcadores de doenças.
O laboratório de Lu também continua a buscar novos tratamentos antimicrobianos, incluindo bacteriófagos manipulados, bem como novos tipos de péptidos antimicrobianos. Ao modificar essas proteínas que ocorrem naturalmente, Lu espera torná-las mais eficientes na matança de micróbios e potencialmente para desenvolvê-las para uso contra infecção em seres humanos.
Essa pesquisa tornou-se cada vez mais importante, diz Lu, já que mais tipos de bactérias se tornam resistentes às drogas existentes.
“Quando começamos, no início dos anos 2000, as pessoas não se preocuparam muito com a resistência aos antibióticos. A maioria dos antibióticos ainda estavam funcionando e as pessoas não achavam que fosse um grande problema”, diz ele. “Mas ao longo do tempo, a resistência continuou a crescer e a tubulação antibiótica tornou-se mais e mais secas. Por isso, ainda acreditamos firmemente que precisamos de novas estratégias. Os dias em que você iria apenas cavar a sujeira e encontrar facilmente novos antibióticos com atividade de amplo espectro acabaram “.