Aplicação de Biologia Sintética na construção de circuito genético para melhorar o efeito antitumoral da Salmonella spp

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Gomes, Kauan Ribeiro de Sena
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biologia molecular; Biologia sintética; Cancer; Câncer; Cell therapy; Molecular biology; Salmonella spp; Synthetic biology; Terapia celular
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17131/tde-18082020-213357/

A engenharia e construção de uma máquina biológica, desenhada para desenvolver uma atividade terapêutica, como o combate de células malignas, e projetada para atuar dentro do espaço complexo de um indivíduo vivo, exige a concatenação de uma intricada rede de processos biológicos, internos e externos. Esses processos têm sido descritos e anotados utilizando uma nova abordagem científica que emprega a mesma lógica de sistemas eletroeletrônicos de computação aos sistemas biológicos naturais. Essa nova área da biotecnologia, cunhada de Biologia Sintética, busca obter construções genéticas capazes de imbuir organismos vivos com novas funcionalidades, obedecendo a um perfil de funcionamento definido, robusto e preciso. As bactérias são microrganismos capazes de responderem às mudanças ambientais alterando os conjuntos de genes ativados para expressar proteínas ou acionar vias metabólicas importantes à resposta de adaptação às novas condições externas encontradas. Assim, por meio dos métodos oferecidos pela Biologia Sintética, nosso trabalho buscou acoplar elementos genéticos capazes de detectar níveis extracelulares de oxigênio a um circuito genético contendo uma cascata de regulação que restringe a ativação de nosso agente recombinante a sítios de hipóxia, como os presentes em massas tumorais sólidas, junto da presença de um agente externo com propriedades farmacológicas apropriadas para uma aplicação clínica. Utilizando um regulador genético desenvolvido pelo nosso grupo, conseguimos construir um circuito capaz de responder à presença de aspirina, um fármaco clinicamente seguro e com extenso histórico de uso, e selecionamos promotores candidatos a reconhecerem baixos níveis de oxigênio como sinal fisiopatológico para estabelecer uma porta lógica AND que permitisse maior segurança e seletividade ao uso de agentes microbianos como ferramentas terapêuticas de combate ao câncer. A validação da resposta do nosso circuito à condição de hipóxia in vitro se provou desafiadora, dado à miríade de fatores que influenciam no funcionamento de novas partes genéticas, como promotores induzíveis, em construções sintéticas fora do seu contexto nativo, entretanto o trabalho oferece um exemplo de abordagem simples e econômica para investigar sensores biológicos de anaerobiose por meio da expressão de proteínas repórteres.