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Pesquisadores da Faculdade de Ciências da Universidade de Copenhague modificaram uma célula de levedura para detectar as substâncias ativas na cannabis e fazê-la ficar vermelha quando isso acontecer. O resultado abre caminho para que mais atores descubram novas substâncias medicinais e para um novo tipo de teste de drogas que pode ser feito com um smartphone.
Células de levedura são organismos simples. Eles fazem duas coisas na vida: comem e se propagam. Agora, pesquisadores do Departamento de Plantas e Ciências Ambientais da Universidade de Copenhague equiparam as células comuns de fermento de padeiro com uma nova função.
Os pesquisadores substituíram o desejo sexual da célula de levedura por um sentido de paladar e olfato que permite detectar canabinóides, as substâncias ativas da cannabis. Indo um passo adiante, os pesquisadores fizeram a levedura ficar vermelha ou brilhar quando detectou com sucesso os canabinóides. O estudo foi publicado em Natureza Comunicações.
“Fizemos um sensor vivo a partir da célula de levedura, que agora pode detectar canabinóides ou moléculas que têm a mesma função que os canabinóides, mesmo que pareçam muito diferentes dos canabinóides. Entre outras coisas, o biossensor pode ser usado para procurar novas substâncias com as mesmas propriedades dos canabinóides. Isso poderia democratizar o desenvolvimento medicinal para que as empresas farmacêuticas não sejam as únicas equipadas para descobrir novas substâncias”, diz o professor Sotirios Kampranis, do Departamento de Ciências Vegetais e Ambientais, que liderou a pesquisa.
Fica vermelho ao detectar canabinóides
Os seres humanos usam centenas de diferentes GPCRs (receptores acoplados à proteína G) para provar e cheirar. Somente em nossos narizes, 400 GPCRs diferentes nos permitem detectar e distinguir entre o cheiro de rosas e o cheiro de pão recém-assado, cada um dos quais ativa diferentes GPCRs que então sinalizam o cérebro.
Junto com seus colegas de pesquisa, o professor Kampranis trocou o GPCR que as células de levedura usam para detectar o sexo oposto em um ambiente, pelo GPCR que nós, humanos, usamos para reconhecer os canabinóides. Ao mesmo tempo, os pesquisadores complementaram o material genético da célula de levedura com um conjunto de novos genes que a fazem ficar vermelha ou até brilhar quando detecta canabinóides nas proximidades.
“A célula de levedura agora emite um sinal quando há canabinóides no ambiente da célula de levedura. Isso nos permite rastrear milhares de plantas em busca de substâncias com potencial terapêutico. E também podemos investigar se as pessoas estão usando drogas ou se alguém está tentando contrabandear canabinóides ou “drogas sintéticas” através de um posto de controle do aeroporto”, explica o professor Sotirios Kampranis.
Descobriu quatro novas substâncias em um dia
Os canabinóides são conhecidos por estarem ligados ao sono, apetite e alívio da dor. Na verdade, nós os temos naturalmente em nossos corpos, onde são chamados de endocanabinóides. É precisamente por isso que os pesquisadores escolheram codificar a capacidade de encontrar canabinóides nas células de levedura. Mas, em princípio, eles poderiam ter feito isso para opioides ou qualquer outro grupo de substâncias medicinais. É exatamente por isso que os pesquisadores escolheram codificar a capacidade de encontrar canabinóides nas células de levedura. Mas, em princípio, eles poderiam ter feito isso para opioides ou qualquer outro grupo de substâncias medicinais.
Não há dúvida de que a célula de levedura pode encontrar novas substâncias. Nos testes iniciais, os pesquisadores usaram a célula de levedura para estudar 1.600 substâncias aleatórias de uma vasta biblioteca de compostos químicos disponível na Universidade de Copenhague. Não demorou muito para obter uma mordida.
“Em um único dia, a célula de levedura encontrou quatro substâncias desconhecidas que nunca haviam sido associadas a propriedades anti-inflamatórias ou analgésicas, mas que poderiam ser usadas para esses fins”, diz Sotirios Kampranis.
Quando as empresas farmacêuticas procuram novos medicamentos hoje, é com a ajuda de robótica e equipamentos de laboratório de última geração que as universidades e outras entidades não comerciais nunca poderão pagar. O fato de os pesquisadores terem desenvolvido uma alternativa pode permitir que mais pessoas procurem substâncias úteis na natureza.
“É uma abordagem de crowdsourcing por meio da qual laboratórios menores podem encontrar mais novas substâncias potenciais para uso farmacêutico. Não vejo isso como uma competição com as empresas farmacêuticas – mas como algo que pode criar uma sinergia entre participantes independentes do mundo científico e da indústria farmacêutica. ”, diz o professor Kampranis.
Acessório para smartphone pode encontrar drogas
Os pesquisadores também desenvolveram um dispositivo de plástico portátil com um biossensor de célula de levedura. Material vegetal, saliva, urina, sangue, material de uma mala ou o que se quiser que a célula de levedura teste, é colocado no dispositivo.
O aparelho então usa a câmera do smartphone para ver se as células do fermento acendem, entregando o resultado em apenas 15 minutos. O aplicativo pode ajudar policiais e outros a rastrear drogas em aeroportos ou administrar testes de drogas.
“Podemos testar canabinóides naturais e drogas sintéticas – substâncias químicas com estruturas muito diferentes – com os mesmos efeitos que os canabinóides. Em princípio, também poderíamos adaptar a célula de levedura para ser capaz de detectar opióides como morfina, fentanil e oxicodona”, diz Sotirios Kampranis.
O dispositivo pode ser impresso em 3D ou montado usando materiais facilmente obtidos online. Os pesquisadores agora estão trabalhando para disponibilizar a ferramenta de teste gratuitamente, para o maior número possível de pessoas, mas ao mesmo tempo manter o controle para manutenção e desenvolvimento posterior.
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