Descoberta de Boothby sobre o vidro de tardígrados mostrou que enzimas secas podem sobreviver sem cadeia de frio

Vacinas e muitos medicamentos são proteínas delicadas que se desintegram quando secam, razão pela qual são transportados e armazenados em ambiente frio da fábrica à clínica. Essa refrigeração é a maior rubrica da conta: cerca de 80 por cento dos custos dos programas de vacinação em países em desenvolvimento vem de manter as vacinas frias, relataram Boothby e colegas. A solução óbvia é mais e melhor cadeia de frio -- geladeiras, caixas, energia -- infraestrutura que precisa funcionar para sempre.

Os tardígrados, os microscópicos ursos-d'água, sobrevivem à perda de quase toda a água de suas células. Em setembro de 2015, pesquisadores da Universidade de Chicago anunciaram que os animais se revestem de moléculas vítreas à medida que secam. Thomas Boothby, da Universidade da Carolina do Norte, encontrou então o mecanismo: genes específicos de tardígrados para proteínas intrinsecamente desordenadas (IDPs), sem forma quando hidratadas, que se multiplicam durante a secagem e se reorganizam em vidro biológico sólido que envolve proteínas e moléculas essenciais. Adicione água e o vidro se derrete de volta em proteínas flexíveis.

Boothby mostrou que o mecanismo é dedicado à secagem, não à resistência geral: tardígrados modificados para produzir menos IDP perderam a tolerância à dessecação, mas mantiveram a resistência ao frio. O truque se transfere: em células humanas HeLa as IDPs se deslocaram para organelas específicas à medida que as células secavam e formaram vidro in vitro; leveduras e bactérias modificadas para produzir as proteínas sobreviveram melhor à secagem extrema do que as normais. A lactato desidrogenase voltou à atividade plena quando misturada com proteínas vítreas antes da secagem; adicioná-las depois não fez nada, provando que o vidro deve se formar ao redor das moléculas à medida que a água sai.

O mesmo envoltório poderia estabilizar enzimas secas e, eventualmente, vacinas, permitindo que viajem e fiquem na prateleira sem a cadeia de frio, e as proteínas também apontam para culturas resistentes à seca. O mecanismo ainda não é um produto -- nos relatos de dezembro de 2015 as evidências eram células e enzimas, não uma vacina enviada em temperatura ambiente -- mas reformula o problema: em vez de proteger a carga com infraestrutura, fazer a carga se proteger sozinha.

Não resfrie a carga; pegue emprestado o truque do tardígrado e torne as biomoléculas secas autoprotetoras

Ataca o custo dominante: se a refrigeração representa cerca de 80 por cento do custo dos programas de vacinação em países em desenvolvimento, um biológico que tolera a secagem elimina a maior despesa

O vidro é reversível e direcionado: derrete na reidratação e deve se formar ao redor das moléculas enquanto a água sai, de modo que a proteção é incorporada ao processo de secagem em vez de adicionada depois

O mecanismo provou ser portátil: os knockdowns mostraram que os genes são específicos à dessecação, e expressá-los em leveduras, bactérias e células HeLa reproduziu o efeito fora do tardígrado

O trabalho foi apresentado na reunião da American Society for Cell Biology e noticiado pela imprensa científica independente em dezembro de 2015, dando à descoberta um registro público verificável

Quando manter algo vivo é caro, mude a tolerância do produto em vez do ambiente: encontre um organismo que sobreviva à condição hostil e transplante seu mecanismo.

Conforme noticiado em dezembro de 2015, o trabalho acabara de ser apresentado na reunião anual da American Society for Cell Biology; os resultados demonstrados eram em leveduras, bactérias, células humanas e um ensaio enzimático, com vacinas estáveis a seco e culturas resistentes à seca nomeadas como aplicações pretendidas, e não resultados concluídos. Tanto a ScienceAlert quanto a Science News publicaram a história naquele mês, e a matéria da ScienceAlert alcançou 194 pontos e 37 comentários no Hacker News no dia de Natal de 2015. Se a abordagem das proteínas vítreas chegaria a uma vacina ou cultura real permanecia em aberto no momento do relato.