"SpudCell": cientistas criaram um protótipo de célula, parcialmente capaz de se autorreplicar, utilizando 36 genes bacterianos existentes

Há muito tempo, cientistas sonham em descobrir a alquimia capaz de transformar substâncias químicas em vida. Agora, uma equipe da Universidade de Minnesota anunciou ter dado um passo importante rumo a essa visão¹.

Combinando dezenas de ingredientes, os pesquisadores sintetizaram células² simples que se alimentam, crescem, se reproduzem e competem entre si por alimento. Embora essas células² não estejam plenamente vivas, elas apresentam a maioria das características fundamentais da vida.

“A vida não é algo binário”, disse Kate Adamala, bióloga sintética que liderou a pesquisa. “É por isso que hesito em classificá-las como ‘vivas’. Não existe uma linha divisória clara, por mais que gostaríamos que houvesse.”

Até agora, os cientistas jamais haviam dominado a receita de uma célula³ capaz de realizar tantas funções, afirmou John Glass, biólogo sintético que não participou do estudo. “É impressionante que ela tenha reunido todos esses elementos”, disse ele.

Drew Endy, biólogo sintético da Universidade de Stanford, comentou: “É uma célula³ que foi construída, não nasceu. Ela foi fabricada, mas realiza as funções típicas de uma célula³.”

A Dra. Adamala batizou sua criação de SpudCell, devido à sua aparência semelhante à de uma batata. Em vez de patenteá-la, ela e o Dr. Endy estão organizando uma comunidade de cientistas para se dedicar a tornar as SpudCells mais plenamente vivas e a adaptá-las a novos tipos de experimentos.

Eles e seus colegas fundaram uma organização de pesquisa sem fins lucrativos que, segundo estimativa do Dr. Endy, investirá centenas de milhões de dólares nessa iniciativa na próxima década. Espera-se a adesão de centenas de cientistas.

A Dra. Adamala e seus colegas publicaram online, na plataforma bioRxiv, um relato de 190 páginas sobre seu trabalho. A pesquisa está passando por revisão para publicação em uma revista científica.

Os cientistas esperam que as células² sintéticas possam revelar aspectos da vida que as células² naturais não conseguem, incluindo questões fundamentais como quantos genes são necessários para uma forma mínima de vida.

No entanto, células² sintéticas também poderão, um dia, ser projetadas para realizar tarefas que as células² naturais não conseguem, como produzir novos tipos de medicamentos ou remover grandes quantidades de dióxido de carbono da atmosfera. Em teoria, SpudCells modificadas poderiam produzir uma vasta gama de proteínas⁴ que não se consegue induzir células² naturais a fabricar, ou até mesmo substâncias químicas tóxicas, como combustível para foguetes.

Agora, “podemos pensar em realizar processos químicos que mal começamos a compreender”, disse o Dr. Glass.

Leia sobre "Como a Medicina define os limites da vida humana" e "Genética - conceitos básicos".

O problema com a vida como a conhecemos é sua complexidade misteriosa e caótica. Nosso próprio DNA contém dezenas de milhares de genes, bem como milhões de interruptores moleculares que ativam e desativam esses genes. Os cientistas mal sabem o que muitas dessas partes do DNA estão fazendo. Frequentemente, um gene que eles acreditam compreender acaba desempenhando funções diferentes das esperadas.

Uma maneira de contornar essa complexidade é simplificar.

Na década de 1990, uma equipe liderada pelo falecido biólogo Craig Venter começou a estudar um micróbio que possuía menos de 1.000 genes. A equipe, agora liderada pelo Dr. Glass, prosseguiu reduzindo o genoma do micróbio a 525 genes essenciais.

Em um artigo de 2016, a equipe relatou que não sabia qual era a função de um terço desses genes. O Dr. Glass e seus colegas passaram a última década tentando desvendar esse mistério e, até hoje, não conseguem dizer o que 56 deles fazem. “Ainda existem tarefas importantes que toda célula³ precisa realizar e que desconhecemos”, disse o Dr. Glass.

Outros pesquisadores abordaram o problema em sentido inverso. Em vez de trabalhar de cima para baixo, eles partiram da base para o topo, buscando combinar moléculas inertes para criar uma célula³ viva.

Desde a década de 1990, vários laboratórios vêm se dedicando a partes específicas desse desafio. Alguns aperfeiçoaram métodos para criar bolhas ocas a partir de moléculas oleosas. Outros descobriram formas de encapsular moléculas genéticas simples no interior dessas bolhas. No entanto, os cientistas enfrentaram dificuldades para combinar esses elementos em sistemas mais complexos, quanto mais em algo que pudesse ser chamado de célula³.

Nos últimos anos, a Dra. Adamala enfrentou um dos desafios fundamentais: a divisão celular. Uma célula³ natural se divide com a ajuda de proteínas⁴ que se unem formando um anel ancorado à sua parede interna. Esse anel vai se apertando, estrangulando a célula³ até dividi-la em duas. Outras proteínas⁴ atuam como guinchos, deslocando o DNA e outras moléculas para o interior das células² em formação, garantindo que elas tenham os ingredientes necessários para continuar vivas.

Inicialmente, a Dra. Adamala tentou construir uma versão mais simples do sistema natural. No entanto, decidiu não imitar as células² reais.

Biofísicos haviam descoberto que, ao fixar proteínas⁴ em uma membrana, criava-se uma pressão que fazia a membrana se curvar. A Dra. Adamala e sua equipe criaram bolhas capazes de capturar proteínas⁴ que flutuavam ao seu redor. Quando uma bolha⁵ acumulava proteínas⁴ suficientes, sua superfície começava a se curvar para dentro até que ela se rompia em duas.

Embora a ideia fosse simples, fazer com que funcionasse em laboratório exigiu um ano de experimentos. “Mas, uma vez que funciona, funciona mesmo”, disse a Dra. Adamala. Esse sucesso levou a equipe a tentar construir uma célula³ sintética completa.

O primeiro passo foi criar uma mistura das moléculas necessárias para o funcionamento de uma célula³. A receita acabou incluindo cerca de cem tipos de proteínas⁴ e moléculas simples, essenciais para reações químicas cruciais, como a produção de novas proteínas⁴ a partir de genes.

Os pesquisadores também dotaram sua célula³ sintética de genes provenientes de um vírus⁶ e do onipresente microrganismo Escherichia coli. Eles selecionaram 36 genes para funções básicas, como a replicação do DNA.

Após misturar esses ingredientes em uma espécie de “sopa”, os cientistas adicionaram os componentes estruturais das membranas. Eles se uniram espontaneamente, formando bolhas que encapsulavam parte da mistura. Muitas dessas bolhas acabaram englobando a combinação adequada de genes, proteínas⁴ e outras moléculas, passando a realizar reações químicas típicas de células² reais.

Enquanto as novas células² flutuavam em frascos, a Dra. Adamala e seus colegas adicionaram nutrientes. As células² absorviam pequenas moléculas por meio de canais em suas superfícies.

Os cientistas também introduziram pequenas bolhas carregadas de proteínas⁴ e outras moléculas grandes demais para passar pelos canais. Ao colidir com uma dessas bolhas e fundir-se a ela, a célula³ conseguia se alimentar do conteúdo em seu interior. À medida que se alimentavam, as células² cresciam. E, em apenas algumas horas, já estavam grandes o suficiente para se dividir.

Os cientistas adicionaram uma proteína especial aos frascos; ela se fixou à superfície das células² e as forçou a se curvar para dentro. Assim que as células² se dividiram em duas, o par de novas células² continuou a crescer.

As SpudCells cresciam, alimentavam-se e se reproduziam. Descobriu-se que as células² possuíam até mesmo uma capacidade rudimentar de evoluir.

A Dra. Adamala e seus colegas criaram uma versão mutante que se ligava com mais firmeza às bolhas repletas de nutrientes que flutuavam ao seu redor. Para testá-la, criaram uma mistura composta por partes iguais de SpudCells originais e mutantes.

As células² competiram por alimento ao longo de cinco gerações. Com o tempo, as mutantes superaram em número as originais, sugerindo que estavam levando vantagem na disputa por recursos. “Essa é a conquista revolucionária aqui”, disse a Dra. Roseanna Zia, bióloga computacional da Universidade do Missouri que não participou do projeto. Os cientistas poderão colocar diversas células² sintéticas para competir entre si e desenvolver rapidamente versões mais sofisticadas.

Veja também sobre "Células-tronco⁷: conceito, tipos e uso na Medicina" e "Apoptose⁸: o que é".

Apesar de todos esses sinais⁹ de vida, a SpudCell ainda apresenta algumas limitações importantes. Para começar, ela não consegue produzir a fábrica molecular responsável pela criação de novas proteínas⁴: o ribossomo. As células² carregam todos os genes necessários para construir ribossomos, mas, por algum motivo, as peças não se montam corretamente.

Por enquanto, a Dra. Adamala e sua equipe precisam fornecer ribossomos prontos às SpudCells. No entanto, essa solução tem prazo de validade: as SpudCells conseguem continuar produzindo proteínas⁴ por um período de cinco a dez gerações antes de falharem, à medida que seus ribossomos se tornam defeituosos.

“Não quero dizer que ela morre, mas para de funcionar”, afirmou a Dra. Adamala.

Quando a Dra. Adamala apresentou a SpudCell ao Dr. Endy em 2025, ele ficou tão impressionado que decidiu ajudá-la a fundar a Biotic, uma organização sem fins lucrativos destinada a criar uma comunidade de pesquisadores da SpudCell.

“Estou dedicando o trabalho de toda a minha vida a isso”, disse o Dr. Endy. Uma das primeiras tarefas da Biotic será facilitar a criação de SpudCells por outros cientistas.

A Dra. Adamala consegue produzir um novo lote delas em seu próprio laboratório em cerca de um dia. Mas isso só é possível porque ela dispõe de freezers cheios de proteínas⁴ purificadas e domina profundamente cada etapa de sua receita. A Biotic pretende oferecer aos cientistas receitas mais simples e fornecer os ingredientes necessários.

O Dr. Endy espera que as ferramentas de código aberto incentivem os cientistas a colaborar no desenvolvimento de novos tipos de SpudCells, dotadas de mais características definidoras da vida, como a capacidade de produzir seus próprios ribossomos e de se dividir indefinidamente.

“É perfeitamente viável”, afirmou o Dr. Glass.

Os pesquisadores da Biotic já estão planejando seu primeiro encontro, que ocorrerá em setembro, na Filadélfia. Uma das principais prioridades da agenda será formalizar planos para garantir a segurança dessa área de pesquisa.

Por enquanto, a célula³ sintética sobrevive apenas algumas gerações com uma dieta laboratorial especial. No entanto, versões futuras poderão ser mais robustas, levantando a possibilidade de que alguém, um dia, utilize as SpudCells de forma antiética, talvez até para criar uma arma.

O Dr. Endy argumenta que uma comunidade de pesquisa de código aberto estará mais bem preparada para evitar que isso aconteça. “Podemos ter essas conversas agora, em vez de esperar que outra pessoa o faça e nos vermos apenas reagindo à situação”, disse ele.

Confira a seguir o resumo da pesquisa publicada online pela Dra. Adamala e sua equipe.

Uma célula³ sintética quimicamente definida capaz de crescimento e replicação

As células² são a unidade fundamental da vida. No entanto, não existe nenhuma célula³ natural cujas funções essenciais à vida sejam totalmente compreendidas. Neste estudo, demonstrou-se um ciclo celular completo em uma célula³ sintética submetida a um processo de seleção, envolvendo replicação do genoma, crescimento, aquisição de recursos por meio de alimentação e divisão geneticamente codificada.

A célula³ é definida por um genoma de 90 quilobases¹⁰ (kilobases ou kb) que inclui funções necessárias para a captação de recursos, transcrição, tradução, crescimento, replicação do genoma e divisão. 

A célula³ sintética resultante apresenta resultados suficientemente promissores para viabilizar a rotinização de fluxos de trabalho de engenharia de células² sintéticas e, futuramente, servirá de base para diversas aplicações em toda a área da biotecnologia.

Fontes:
bioRxiv, publicação em 02 de julho de 2026.
The New York Times, notícia publicada em 01 de julho de 2026.