A Ind√ļstria Qu√≠mica do Futuro

Fig. 1 - ‚ÄúBioreator‚ÄĚ, arte de K-Kom - DeviantART.

Fig. 1 – ‚ÄúBioreator‚ÄĚ, arte de K-Kom – DeviantART.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† “Um Qu√≠mico √© um mexedor de sopa, um operador fedorento.
¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬†Um Zimologista √© algu√©m que ajuda a manter bilh√Ķes de pessoas vivas. Eu sou um especialista em cultura de leveduras. (…)
¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬†Este laborat√≥rio mant√©m a New York Yeast funcionando. N√£o h√° um dia, nenhuma maldita hora, que n√≥s n√£o tenhamos culturas de cada linhagem de levedura na empresa crescendo em nossas caldeiras. N√≥s checamos e ajustamos os fatores dos requisitos de comida. N√≥s garantimos que est√£o se reproduzindo bem. N√≥s ‚Äėdobramos‚Äô a gen√©tica, come√ßamos as novas linhagens e as ‚Äėlimpamos‚Äô, descobrimos suas propriedades e moldamos elas novamente.(…)
¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Vinte anos atr√°s a Saccharomyces olei Benedictae era s√≥ uma linhagem com gosto horr√≠vel de sebo e boa para nada. Ela ainda tem gosto de sebo, mas seu conte√ļdo de lip√≠dios foi for√ßado de 15 para 87 por cento. Se voc√™ usou a Esteira Expressa hoje, apenas se lembre que ela √© lubrificada estritamente com S. o. Benedictae, linhagem AG-7. Desenvolvida aqui mesmo nesta sala.”

Trecho de “As Cavernas de A√ßo” (1953), de Isaac Asimov – tradu√ß√£o livre.

ResearchBlogging.orgDia 2 de Janeiro √© anivers√°rio do ‚Äúbom doutor‚ÄĚ Isaac Asimov, que j√° nos anos 50 descrevia um planeta Terra apinhado de pessoas em enormes conjuntos de constru√ß√Ķes urbanas, as ‚ÄúCavernas de A√ßo‚ÄĚ, t√≠tulo do livro que faz parte de sua s√©rie de romances sobre rob√īs que o fez ser um √≠cone da fic√ß√£o cient√≠fica. Mas um fato pouco lembrado √© sua vis√£o de como seria a ind√ļstria qu√≠mica do futuro, que se reflete at√© os dias de hoje. Antes de escritor, Asimov era bioqu√≠mico e portanto n√£o √© √† toa que no mesmo ano em que foi descoberta a estrutura do DNA, ele j√° conseguisse prever as possibilidades industriais da manipula√ß√£o gen√©tica como no trecho acima de seu livro. Nele um ‚Äúzimologista‚ÄĚ defende a import√Ęncia de seu trabalho em criar leveduras que possam produzir os mais variados tipos de qu√≠micos, num futuro onde o petr√≥leo mundial j√° se esgotou e a √ļnica fonte de mat√©ria-prima √© biomassa vegetal.

Fábrica da BASF em 1886 em Ludwigshafen, onde é a sede da empresa até os dias de hoje. Pelo menos olhando de longe, não é muito diferente das fábricas de hoje em dia, não? - Fonte: WIkimedia

Fábrica da BASF em 1886 em Ludwigshafen, onde é a sede da empresa até os dias de hoje. Pelo menos olhando de longe, não é muito diferente das fábricas de hoje em dia, não? РFonte: WIkimedia

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Essa ‚Äúbioind√ļstria do futuro‚ÄĚ nunca foi t√£o real como hoje. E j√° estava na hora. O cerne da maior parte da ind√ļstria qu√≠mica mundial ainda √© a mesma desde quando o Brasil ainda era um imp√©rio, mais ou menos na mesma √©poca em que o petr√≥leo come√ßa a ser usado como principal fonte para fabricar produtos qu√≠micos industriais. Naquele tempo era impens√°vel que os pequenos seres humanos poderiam causar um impacto ambiental t√£o grande num mundo t√£o vasto. Mas est√° ficando cada vez mais claro para a popula√ß√£o de 7,7 bilh√Ķes de pessoas que esse modelo de 200 anos precisa mudar, ou ainda vamos ter que aceitar conviver com cat√°strofes clim√°ticas.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Todo esse tempo de exist√™ncia d√° um privil√©gio enorme para esse sistema de produ√ß√£o permanecer desse jeito. Foi s√≥ com uma verdadeira revolu√ß√£o cient√≠fica que a ind√ļstria de hoje ficou pronta para come√ßar a mudar: a revolu√ß√£o da decodifica√ß√£o gen√©tica. Quando os cientistas terminaram de montar o quebra-cabe√ßa que explicava como o DNA guardava instru√ß√Ķes para as rea√ß√Ķes qu√≠micas que coisas vivas conseguem fazer, um universo de possibilidades se abriu. Tudo isso culminou nos anos 2000, com uma nova abordagem do que um dia foi conhecido como engenharia gen√©tica, a Biologia Sint√©tica. Tratando c√©lulas da mesma maneira como engenheiros el√©tricos tratam circuitos eletr√īnicos, os avan√ßos da aplica√ß√£o dessa nova disciplina foram muito mais r√°pidos do que a manufatura de qu√≠micos e hoje a bioind√ļstria n√£o apenas existe mas j√° prospera. A manufatura de qu√≠micos por rotas biol√≥gicas j√° est√° em est√°gio comercial (ver Figura 3) e a OCDE (o ‚Äúclube dos pa√≠ses ricos‚ÄĚ) estima que em 2030 produtos derivados dessa ind√ļstria corresponder√£o at√© 2,7% do PIB de seus pa√≠ses membros – para se ter uma ideia, √© um valor pr√≥ximo da riqueza m√©dia que toda a agricultura, pesca e extra√ß√£o de madeira geram nesses pa√≠ses hoje em dia.

Figura 3: Exemplos de casos de sucesso de manufatura de qu√≠micos por rotas biol√≥gicas. Retirado de ‚ÄúIndustrialization of Biology‚ÄĚ, National Research Council, 2015.

Figura 3: Exemplos de casos de sucesso de manufatura de qu√≠micos por rotas biol√≥gicas. Retirado de ‚ÄúIndustrialization of Biology‚ÄĚ, National Research Council, 2015. (Clique para ver melhor)

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Boa parte das pessoas est√° completamente alheia a essas mudan√ßas, muito porque falta algum tempo at√© verificarmos as estimativas para 2030 e ainda estamos vivendo s√≥ come√ßo da mudan√ßa de ‚Äúmexedores de sopa‚ÄĚ para ‚Äúzimologistas‚ÄĚ na ind√ļstria. At√© agora a Biologia Sint√©tica foi a disciplina que melhor atendeu as expectativas do que seria o futuro da bioind√ļstria, mas ainda estamos longe de produzirmos tudo a partir de microrganismos. Hoje a fronteira com o futuro est√° na imprevisibilidade e complexibilidade dos sistemas biol√≥gicos. Apesar da analogia ser v√°lida, ‚Äúprogramar‚ÄĚ microrganismos n√£o √© a mesma coisa que computadores: s√£o tantas vari√°veis ainda mal compreendidas dentro de uma simples c√©lula que as coisas simplesmente n√£o funcionam como deveriam e muitas vezes os cientistas n√£o sabem exatamente o porqu√™. Pensando em focar esfor√ßos, v√°rios pesquisadores convocados pelo conselho nacional de pesquisa norte-americano montaram um plano para os pr√≥ximos 10 anos com os desafios a serem superados para uma ‚Äúmanufatura avan√ßada de qu√≠micos‚ÄĚ a n√≠vel industrial (ver Figura 4). Dentre os principais desafios est√£o o barateamento dos processos de uso de mat√©rias-primas renov√°veis, aumento da efici√™ncia dos processos de ganho de escala de bioprodu√ß√£o, desenvolvimento de ferramentas mais √°geis de constru√ß√£o de sistemas gen√©ticos e ‚Äúdomestica√ß√£o‚ÄĚ de microrganismos ainda n√£o explorados para uso industrial.

Figura 4: Planejamento de desafios a serem superados nos pr√≥ximos 10 anos para concretiza√ß√£o do potencial industrial da biotecnologia. Fonte: ‚ÄúIndustrialization of Biology‚ÄĚ, National Research Council, 2015.

Figura 4: Planejamento de desafios a serem superados nos pr√≥ximos 10 anos para concretiza√ß√£o do potencial industrial da biotecnologia. Fonte: ‚ÄúIndustrialization of Biology‚ÄĚ, National Research Council, 2015. (Clique para ver melhor)

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Parte dos executores desse plano s√£o novos de laborat√≥rios de biotecnologia chamados de ‚Äúbiofoundries‚ÄĚ. S√£o basicamente laborat√≥rios altamente automatizados (Figura 5), capazes de realizar uma quantidade sem precedentes de experimentos e fazer medi√ß√Ķes, quase 24 horas por dia, 7 dias por semana. A estrat√©gia √© usar a ‚Äúfor√ßa bruta‚ÄĚ das m√°quinas para conseguir lidar com uma quantidade enorme de vari√°veis, o que seria impratic√°vel em outras condi√ß√Ķes.

Figura 5: ‚ÄúBiofoundry‚ÄĚ versus um Laborat√≥rio de Biotecnologia comum. As bancadas de trabalho da Biofoundry s√£o tomadas por rob√īs que automatizam todos os processos com baixa interven√ß√£o humana, enquanto um laborat√≥rio comum apenas produz conforme o n√ļmero de pessoas que √© poss√≠vel caber numa mesma bancada! - Fonte: Ginkgo Bioworks (imagem da esquerda) e Wikimedia (imagem da direita).

Figura 5: ‚ÄúBiofoundry‚ÄĚ versus um Laborat√≥rio de Biotecnologia comum. As bancadas de trabalho da Biofoundry s√£o tomadas por rob√īs que automatizam todos os processos com baixa interven√ß√£o humana, enquanto um laborat√≥rio comum apenas produz conforme o n√ļmero de pessoas que √© poss√≠vel caber numa mesma bancada! – Fonte: Ginkgo Bioworks (imagem da esquerda) e Wikimedia (imagem da direita). (Clique para ver melhor)

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Em alguns lugares do mundo, como nos EUA, j√° se inicia um processo de estratifica√ß√£o de um ecossistema de empresas de biotecnologia e ind√ļstria: enquanto ‚Äúbiofoundries‚ÄĚ fazem o ‚Äúdesign‚ÄĚ dos microrganismos (como a Ginkgo Bioworks, Genomatica e Zymergen), grandes empresas investem em bioprodu√ß√£o de commodities qu√≠micas (como Braskem, Dow, Basf) e mol√©culas de alto valor agregado, ao mesmo tempo que startups surgem barateando sequenciamento e s√≠ntese de DNA (como a Twist Biosciences) e viabilizando softwares necess√°rios para toda a automa√ß√£o funcionar bem (como a Teselagen – que N√ÉO √© uma empresa hipster reinventando a tecelagem, como pode parecer). Como a mat√©ria prima desse tipo de ind√ļstria n√£o √© o petr√≥leo, seria poss√≠vel por exemplo existir um sistema de produ√ß√£o mais distribu√≠do, como acontece hoje com as microcervejarias regionais: a manufatura acontece em muitas f√°bricas de pequena escala, usando fontes locais de material para servir de alimento para os microrganismos.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Nesse futuro muito pr√≥ximo, a riqueza da biodiversidade √© o c√≥digo de DNA. √Č como se todo organismo, seja ele microsc√≥pico ou gigantesco como um Jatob√°, fosse uma m√°quina biotecnol√≥gica que a pr√≥pria natureza produziu, com ‚Äúprogramas‚ÄĚ para fabrica√ß√£o de tudo o que o organismo √© capaz de fazer. Bastaria ent√£o fazer o ‚Äúdownload‚ÄĚ desse programa, estud√°-lo, e fazer ‚Äúupload‚ÄĚ dele em esp√©cies de microrganismos industriais.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† O jeito que a ind√ļstria qu√≠mica fabrica produtos hoje em dia √© baseado em ‚Äúrotas de s√≠ntese‚ÄĚ. Ou seja, para se chegar em uma mol√©cula, √© preciso planejar todas as rea√ß√Ķes qu√≠micas, que devem acontecer do jeito certo, para no final se ter em grande quantidade o produto que se deseja. E essas rotas n√£o surgem ‚Äúdo nada‚ÄĚ, s√£o resultados de anos de pesquisa te√≥rica e pr√°tica; uma cria√ß√£o verdadeiramente humana. A vis√£o da ‚Äúbioind√ļstria‚ÄĚ qu√≠mica do futuro aproveitaria as ‚Äúrotas‚ÄĚ programadas nos ‚Äúsoftwares‚ÄĚ da Natureza. Dentro desse imagin√°rio, a riqueza da biodiversidade est√° em descobrir novas rotas ‚Äúprontas‚ÄĚ inclusive para mol√©culas qu√≠micas que j√° existem. Da√≠ a import√Ęncia da ‚Äúdomestica√ß√£o‚ÄĚ de novas esp√©cies para uso industrial. Hoje por enquanto √© poss√≠vel se contar com os dedos de apenas uma m√£o a quantidade de esp√©cies que s√£o mais usadas para bioprodu√ß√£o industrial – e sim, a levedura S. cerevisiae sugerida por Asimov est√° entre elas. Quantas esp√©cies de microrganismos ainda n√£o conhecidos pela ci√™ncia podem existir em uma grama de solo amaz√īnico, por exemplo? Enquanto engenheiros biol√≥gicos se esfor√ßam para pressionar essas poucas esp√©cies a produzir mais ‚Äúbioproduto‚ÄĚ, podem haver centenas de esp√©cies que, se exploradas geneticamente, poderiam produzir muito mais e muito mais facilmente do que a melhor cepa que j√° se conseguiu construir.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† √Č claro que ainda existe toda uma ind√ļstria qu√≠mica para se ‚Äúbiotecnologizar‚ÄĚ, mas j√° √© um grande feito ter as principais commodities qu√≠micas sendo bioproduzidas e comercializadas de maneira competitiva com a ind√ļstria petroqu√≠mica. Isso mostra o peso dos imagin√°rios sociotecnol√≥gicos que criamos: mesmo com grandes desafios a serem resolvidos, as consequ√™ncias pol√≠ticas e sociais dessas expectativas atra√≠ram e atraem investimento suficiente para tornar real aquilo que a pouco tempo atr√°s era mera fic√ß√£o cient√≠fica. Esse imagin√°rio de uma biotecnologia futurista j√° tem at√© organiza√ß√£o pol√≠tica representativa no Brasil: a ‚Äúfrente parlamentar da bioeconomia‚ÄĚ, que defende os interesses das bioind√ļstrias emergentes, em articula√ß√£o com o agroneg√≥cio.

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬† Asimov com certeza sabia que uma posi√ß√£o vision√°ria precisa de expectativas familiares o suficiente para produzir um futuro reconhec√≠vel. A s√©rie ‚ÄúBlack Mirror‚ÄĚ (se voc√™ n√£o conhece, fica a dica!) usa essa mesma receita. Se essas expectativas forem muito diferentes da experi√™ncia coletiva ningu√©m a levar√° a s√©rio, e talvez seja por isso que as hist√≥rias de Asimov parecem envelhecer pouco com o passar das d√©cadas: elas se baseiam em imagin√°rios sociais s√≥lidos que existem at√© hoje, e que s√£o provavelmente t√£o importantes quanto as pr√≥prias tecnologias para dar forma ao futuro.¬†

¬† ¬† ¬† ¬† ¬† ¬†E a√≠, j√° imaginou? √Č assim que o futuro come√ßa.

Referências

  • National Academies Press (2015).
    Industrialization of Biology: A Roadmap to Accelerate the Advanced Manufacturing of Chemicals
    Report of National Research Council of the National Academies Epub ISBN: 0-309-31655-3
  • ASIMOV, Isaac. The caves of steel. 1954. New York: Spectra, 1991.
  • HILGARTNER, Stephen; MILLER, Clark; HAGENDIJK, Rob (Ed.). Science and democracy: making knowledge and making power in the biosciences and beyond. Routledge, 2015.
  • https://www.camara.leg.br/noticias/560651-camara-lanca-frente-parlamentar-mista-da-bioeconomia/

Competi√ß√Ķes de Biotecnologia e os novos Rituais de um Fazer Ci√™ncia Marginal

Vários meses treinando. Às vezes anos. Tudo pra chegar nas Olimpíadas e ganhar um pedaço de metal que nem de longe paga o custo e esforço para chegar até ali naquele momento. A pessoa toda abandonada, sem dinheiro, sem apoio  Рaquela que vira o alvo preferido doa jornalistas quando ganha alguma coisa Рfaz tudo isso só por causa dessas benditas medalhas. Pra que todo esse esforço, não é mesmo?

Rio 2016 - Jud√ī

Mas v√° l√° e pergunte pro Diego Hyp√≥lito se ele pararia com isso. Ou se a Rafaela Silva desistiria¬†do jud√ī. At√© mesmo quem s√≥ assiste tudo de longe consegue sentir o qu√£o aquilo tudo √© emocionante – a n√£o ser que voc√™ tenha o cora√ß√£o de pedra, a√≠ voc√™ n√£o vai sentir nada mesmo. A quest√£o √© que essas pessoas e as competi√ß√Ķes que elas vivem s√£o reflexos de coisas muito mais antigas que as pr√≥prias Olimp√≠adas: os rituais do caminho do her√≥i; do caminho do indiv√≠duo ef√™mero na Terra. Em um dos seus livros mais famosos (O Her√≥i de Mil Faces), o mit√≥logo Joseph Campbell aponta como os rituais s√£o importantes no caminho do “her√≥i”. Essa figura √© presente em v√°rios contos, hist√≥rias e mitos de diversas culturas de diversas √©pocas e lugares do mundo, √© no fundo uma tradu√ß√£o cultural de coisas inexor√°veis na vida de todos: nascimento, morte, crescimento, separa√ß√£o, d√ļvida, medo, sexo… Os rituais seriam ent√£o muito importantes no desenvolvimento da percep√ß√£o e verdadeira viv√™ncia das diferentes fases da vida. N√≥s precisamos de rituais para viver, somos o her√≥i que precisa fazer suas passagens e travessias para salvar o mundo e a si mesmo. A aus√™ncia de rituais geraria portanto uma estagna√ß√£o, um sentimento de que as coisas n√£o acabaram quando deveriam – por isso, √† grosso modo, velamos nossos mortos, mudamos de corte de cabelo, arrumamos a casa, mudamos de endere√ßo. Segundo Campbell, na nossa sociedade contempor√Ęnea esses rituais tornam-se mais ausentes e a falta deles √© o que contribui para o desenvolvimento de transtornos da mente. Ent√£o, de certo modo, vivenciamos esse rituais como podemos. As competi√ß√Ķes, sejam elas quais forem, s√£o perfeitas para isso.

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Capa da primeira edi√ß√£o do “O Her√≥i de Mil Faces”

O Fazer cient√≠fico talvez seja um conjunto de rituais muito mais expl√≠cito que a maioria dos esportes. A situa√ß√£o pelo menos √© a mesma: pouco dinheiro, pouco apoio, falta de compreens√£o, reconhecimento como objetivo principal de carreira… A carreira cient√≠fica inclusive √© uma competi√ß√£o (para muitos). Os ritos s√£o ali√°s muito mais frequentes e expl√≠citos; pense na express√£o “inicia√ß√£o cient√≠fica”, nas roupas cerimoniais de formatura, nos chap√©us engra√ßados, nas cabe√ßas raspadas, “prova”, “defesa” de tese, na maneira como s√£o dadas as palavras e proferidos os juramentos – finja que voc√™ n√£o sabe o que √© a academia e tudo vai parecer uma seita muito bizarra. E tudo isso fica inclusive marcado em todo processo cient√≠fico, como por exemplo, a quem √© permitido (ou esperado) fazer determinados tipos de questionamentos, a quem pertence a fala, as decis√Ķes – tudo passa por um ritual de valida√ß√£o que transforma o “her√≥i” para capacit√°-lo a “ser”. Pelas ideias de Campbell, a academia seria excelente para preencher o vazio de rituais de passagem no nosso mundo contempor√Ęneo. S√≥ que n√£o. N√£o √© isso que acontece. Essa seita bizarra est√° mais para uma… uma gangue de drogas, dizem alguns. A forma n√£o est√° mais junta de significado, n√£o h√° her√≥i nem transforma√ß√£o modificadora de verdade nesses rituais. A n√£o ser no aspecto menos formal (e um tanto negligenciado) da universidade: a extens√£o.

Desde 2012 o Clube de Biologia Sint√©tica da USP √© o projeto de extens√£o brasileiro que mais gerou equipes para a competi√ß√£o internacional de m√°quinas geneticamente modificadas, o iGEM. Assim como o Diego Hyp√≥lito ou a Rafaela Silva, um monte de pessoas vieram e v√™m participar do Clube de Biologia Sint√©tica e vivenciam, talvez da maneira mais intensa que se pode, a jornada ritual√≠stica do her√≥i dentro do caminho da ci√™ncia que os empolgam: a biotecnologia. Essa ter√ßa-feira foi o √ļltimo dia para documentar todo o trabalho feito pelos times brasileiros da USP de Lorena, USP de S√£o Paulo¬†e pela Federal do Amazonas¬†em suas wikis, e √© √©poca perfeita para se olhar para tr√°s e se perguntar o que tudo isso significa – j√° que semana que vem todos est√£o embarcando para os EUA. Depois de participar de tr√™s iGEMs e um BIOMOD¬†posso dizer que o significado de fazer isso tudo √© exatamente por TER significado, coisa que os antigos rituais acad√™micos j√° n√£o fazem mais – novos e “verdadeiros” rituais s√£o uma necessidade para seguir em frente. Pensar o pr√≥prio projeto coletivamente e interdisciplinarmente “do zero”, buscar apoio, financiamento e espa√ßo; protagonismo, autonomia, trabalhar em equipe, organizar experimentos, resolver problemas experimentais inesperados, fazer a wiki, barganhar interesses, colaborar com outras equipes, viajar para Boston e ainda publicar os projetos em revistas cient√≠ficas! Todas essas prova√ß√Ķes e rituais tamb√©m refletem novas formas de se fazer ci√™ncia, questionando a quem pertence a capacidade de fazer perguntas, a quem deveria pertencer o poder de respond√™-las e quais s√£o as perguntas podem/deveriam ser feitas – n√£o √© √† toa que o movimento “DIYbio” ou biohacking e iniciativas de ci√™ncia cidad√£ ganharam mais for√ßa em boa parte √† partir de grupos ex-iGEMers¬†(o Clube de Synbio √© um exemplo vivo disso).

As minas do synbio extraindo uns DNAs, checando uns protocolos e conversando sobre technoporn no Garoa Hacker Clube.

As minas do synbio extraindo uns DNAs, checando uns protocolos e conversando sobre technoporn no Garoa Hacker Clube.

Mas a¬† ainda talvez demore alguns anos para a biotecnologia, que existe a d√©cadas, deixar de ser encarada como coisa de fic√ß√£o cient√≠fica, n√£o pertencida √† pessoas. Enquanto isso o que est√° em disputa s√£o diferentes formas de se fazer biotecnologia, cada uma com sua dial√©tica pr√≥pria e diferentes n√≠veis de consci√™ncia pol√≠tica. Mas quem sabe um dia, quando uma bact√©ria fluorescente n√£o for mais m√°gica do que um mini computador de bolso (vulgo celular), equipes do iGEM n√£o precisem mais passar t√£o batidas depois de tanto ralar para se fazer projetos de biotecnologia “marginais” na academia – e que conseguir apoio para esses projetos n√£o precise mais ser “parte do m√©rito”, como uma drama ol√≠mpico for√ßado do atleta que sofreu prova√ß√Ķes (vendendo mi√ßangas, por exemplo) antes do p√≥dio. At√© l√°, seguimos tumultuando tudo, passando batido e sendo uns mlks muito liso.

Os verdadeiros revolucion√°rios

Ningu√©m duvida que Apple, Tesla e Google sejam sin√īnimos de inova√ß√£o e tecnologia. E que seu sucesso est√° diretamente ligado a mentes brilhantes como Steve Jobs e Elon Musk, vision√°rios de primeira hora. Mas os investimentos necess√°rios para desenvolver a tecnologia que est√° presente num iPhone ou num Tesla com certeza espantaria a maior parte dos investidores do mercado, impacientes e √°vidos por lucros no espa√ßo de tempo mais curto poss√≠vel.

Pouca gente sabe que foi o dinheiro do contribuinte americano ao longo de d√©cadas que ajudou estas empresas a serem o sucesso que s√£o e forneceu as bases para o surgimento dos produtos revolucion√°rios de algumas das empresas mais inovadoras do mundo. Essa √© a ideia defendida pela economista Mariana Mazzucato no seu livro ‚ÄúO Estado Empreendedor‚ÄĚ.

Apesar das cr√≠ticas, √†s vezes merecidas, de serem estruturas pesadas e burocr√°ticas, as ag√™ncias do governo americano financiaram pesquisas que trouxeram para a ind√ļstria de consumo a tela touch screen, o display de cristal liquido, o SIRI e ajudaram Steve Jobs a fazer da sua empresa a marca ic√īnica que ela √©.

apple

Mas n√£o s√£o apenas as ag√™ncia de defesa que produzem inova√ß√Ķes. A partir de 1983 as empresas de biotecnologia se beneficiaram de um belo empurr√£o dado pelo Governo. Naquele ano foi aprovado nos Estados Unidos o Orphan Drug Act, decreto que fornece incentivos fiscais e subs√≠dios de P&D para o desenvolvimento de medicamentos para o tratamento de doen√ßas raras (doen√ßas que afetam menos de 200 000 pessoas). Sem este apoio eles praticamente n√£o existiriam. Esta iniciativa foi fundamental para o crescimento de empresas como Amgen, Genentech e Genzyme. Hoje os medicamentos¬†para doen√ßas raras s√£o respons√°veis por mais de 70% da receita das principais empresas de biotecnologia.

Os produtos inovadores dependem fundamentalmente dos investimentos em pesquisa de base. Se quisermos saber o que o futuro nos reserva, temos que olhar o que est√° sendo feito hoje neste campo,¬†um exemplo √© a biologia sint√©tica. Entre 2008 e 2014 as ag√™ncias governamentais americanas j√° investiram quase 1 bilh√£o de d√≥lares em pesquisas nessa √°rea. O MIT-Broad Foundry √© um dos institutos apoiados com¬†recursos da ag√™ncia de defesa DARPA e, de acordo com Ben Gordon, diretor do Foundry, ele¬†tem o objetivo de trazer solu√ß√Ķes para a sa√ļde, a agricultura e a qu√≠mica que s√£o desafiadoras demais para a ind√ļstria e para a academia.

Synthetic-Biology

Aqui no Brasil, al√©m da pesquisa b√°sica, o Governo tem investido em pesquisas na ind√ļstria e na cria√ß√£o de empresas de base tecnol√≥gica como forma de aproveitar as pesquisas, as patentes e o conhecimento produzido nas universidades. Entre as ag√™ncias de fomento est√° a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), que por meio do Plano Inova Empresa apoia a inova√ß√£o em setores que o Governo Federal considera estrat√©gicos. Lan√ßado em 2013, √© o projeto mais ambicioso de inova√ß√£o que o pa√≠s j√° teve. Uma verdadeira revolu√ß√£o. Ele conta com R$ 32,9 bilh√Ķes que ser√£o destinados a √°reas como energia, nanotecnologia e biotecnologia nos pr√≥ximos anos.

Uma das institui√ß√Ķes que receberam recursos do FINEP foi a Embrapa Agroenergia. Em um pr√©dio com 10.000 m2 no Distrito Federal, a institui√ß√£o trabalha para produzir um futuro sustent√°vel para o planeta e para a economia brasileira. Mais de 50 projetos est√£o em desenvolvimento, entre eles a pesquisa em processos de convers√£o da biomassa em bioenergia, biomateriais e qu√≠micos renov√°veis de alto valor agregado. Mas nem sempre os recursos p√ļblicos s√£o bem aplicados. O programa Ci√™ncia sem Fronteiras √© um desses casos. Com mais de 100.000 bolsas, a maior parte delas para alunos de gradua√ß√£o, o programa investe na forma√ß√£o de pessoal altamente qualificado, colocando estudantes e pesquisadores em institui√ß√Ķes de excel√™ncia no exterior e atraindo jovens talentos para trabalhar no Brasil. Apesar de proporcionar a viv√™ncia internacional aos alunos, a iniciativa falha¬†pela falta de um acompanhamento rigoroso das disciplinas e atividades desenvolvidas por eles no exterior. Isso nunca poderia acontecer num programa onde o custo de um aluno pode chegar a 80.000 reais por ano. Rogerio Meneghini, professor da USP e diretor cient√≠fico da biblioteca virtual SciELO afirma: ‚ÄúNo contexto do desenvolvimento da ci√™ncia, a ida desses estudantes de gradua√ß√£o ao exterior n√£o vai fazer qualquer diferen√ßa‚ÄĚ.

Num momento de dificuldades econ√īmicas como a que enfrentamos hoje e viveremos nos pr√≥ximos anos, √© vital utilizar com mais sabedoria os recursos p√ļblicos. Gerenciar e avaliar os resultados ficou mais importante do que nunca. Ter a parceira das empresas privadas √© essencial. Resumindo: √© fundamental n√£o perdermos essa revolu√ß√£o que o Governo come√ßou.

BioWindows – A Microsoft pode estar reinventado o futuro mais uma vez

Considerado uma das pessoas mais importantes do s√©culo pela revista Times, Bill Gates dispensa apresenta√ß√Ķes. No in√≠cio do ano, ele retirou mais de um bilh√£o de d√≥lares investidos na Coca-Cola, McDonalds e Exxon. O motivo? Gates pretende focar em empresas que visam al√©m do lucro tamb√©m melhorar o futuro da humanidade. A Microsoft tamb√©m est√° seguindo essa meta.¬†Nos √ļltimos anos a empresa tem trabalhado para acelerar pesquisas que envolvem desde o aquecimento global at√© a biologia sint√©tica.

Talvez você não saiba, mas Bill Gates investe em biotecnologia há mais de 25 anos. A primeira empresa em que ele apostou foi a ICOS, um laboratório focado no desenvolvimento de medicamentos para o tratamento de doenças inflamatórias que mais tarde foi comprado pela farmacêutica Eli Lilly. Mas os investimentos não pararam por aí. A Microsoft tem uma divisão empenhada em solucionar problemas globais por meio da tecnologia, a Microsoft Research. Nesse laboratório são desenvolvidos softwares capazes de acelerar pesquisas em diferentes campos da ciência.

Bill

Na biologia sint√©tica, o design racional de c√©lulas que desempenhem comportamentos previs√≠veis permanece um desafio para os pesquisadores, e √© nisso que uma das pesquisas da empresa est√° focando. A Microsoft Research vem trabalhando h√° mais de dez anos para criar softwares e linguagens de programa√ß√£o que permitam ao pesquisador selecionar tudo aquilo que ele deseja que uma c√©lula sint√©tica execute, sem precisar se preocupar com todas as poss√≠veis combina√ß√Ķes de genes e sequ√™ncias regulat√≥rias dispon√≠veis. A partir dessas informa√ß√Ķes, o software forneceria as melhores sequ√™ncias de DNA para que a c√©lula realize tal fun√ß√£o, economizando tempo e dinheiro.

Os pesquisadores da empresa desejam que tais programas sejam f√°ceis de usar, atingindo assim um maior n√ļmero de usu√°rios poss√≠veis.

MSR

Em mais de uma ocasi√£o, Bill Gates comentou que se fosse adolescente nos dias de hoje teria optado por estudar biologia e gen√©tica. Em 2012, a receita dom√©stica de produtos geneticamente modificados nos Estados Unidos foi de U$ 350 bilh√Ķes, valor que tem crescido 15% ao ano. Para efeito de compara√ß√£o, √© o equivalente a quase 10% do PIB do Brasil no mesmo per√≠odo.¬†De acordo com Stephen Emmott, respons√°vel pela ci√™ncia computacional da empresa, a Microsoft quer fazer para os softwares de modelagem aquilo que ela fez para os softwares de neg√≥cios Excel e Word. Isso mostra que ela pode estar reinventando o futuro mais uma vez.

Cientista coreano conhecido por ressuscitar cachorros tem agora novo desafio

Essa semana o caso do dentista americano acusado de atrair um le√£o para fora do parque nacional de Zimb√°bue e mat√°-lo ganhou bastante repercuss√£o na m√≠dia, principalmente por se tratar de um le√£o conhecido e monitorado por GPS. Ele se chamava Cecil, e tamb√©m¬†foi decapitado. O dentista que pagou 50 mil d√≥lares para localizar e matar o animal, continua foragido, assim como in√ļmeros outros ca√ßadores, que segundo a World Wildlife Fund (WWF), s√£o grandes respons√°veis por reduzir o n√ļmero de animais vertebrados (mam√≠feros, aves, peixes e etc.) pela metade nos √ļltimos 40 anos. Por isso alguns pesquisadores planejam ressuscitar diversas esp√©cies. Um desses pesquisadores √© Hwang Hoo-Suk, que est√° confiante em fazer um mamute andar na Terra novamente.

leao

O laboratório SOOAM biotech, na Coréia do Sul, é famoso por clonar cachorros por 100 mil dólares, e agora eles planejam ressuscitar os mamutes. Com o derretimento do permafrost, milhares de mamutes estão aparecendo na Sibéria, e muitos deles em excelente estado de conservação, suficiente para alguns já terem até provado a carne de mamutes congelados há mais de 10 mil anos. A carne de mamute é tão comum por lá, que também é usada como isca por caçadores de raposas. O desafio agora é encontrar células que estejam intactas e com DNA viável, pois até agora apenas DNA fragmentado foi encontrado. Caso se consiga isto, o mamute seria clonado usando a mesma técnica utilizada para clonar a ovelha Dolly. Mas essa certamente não será uma tarefa fácil.

mamute

Em 2003, cientistas na Espanha ressuscitaram o bucardo, uma cabra dos Pirineus que foi ca√ßada extensivamente e dada como extinta no ano 2000. Utilizando c√©lulas que haviam sido preservadas, os pesquisadores transferiram o n√ļcleo intacto para um √≥vulo de cabra, originando 208 embri√Ķes. Dos 208 embri√Ķes implantados, apenas uma gesta√ß√£o teve sucesso, e em 2003, nasceu o primeiro animal fruto da ‚Äúdesextin√ß√£o‚ÄĚ. Os pesquisadores na Cor√©ia do Sul planejam fazer algo parecido, por√©m usando os √≥vulos e a barriga de aluguel de uma elefanta.

Ap√≥s anos de trabalho, milhares de d√≥lares investidos e 208 embri√Ķes, o bucardo sobreviveu por apenas sete minutos. Como o pesquisador George Church coloca em seu livro, “Regenesis“, sete minutos pode parecer pouco, mas basta lembrar que o primeiro voo dos irm√£os Wright durou 12 segundos. Sessenta e seis anos depois, o homem pisou na Lua. Mesmo que a ‚Äúdesextin√ß√£o‚ÄĚ se torne vi√°vel, a melhor alternativa por muito tempo continuar√° sendo a preserva√ß√£o do meio ambiente.

Assista ao document√°rio (com legenda!).

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Cabras‚ĄĘ, porcos‚ĄĘ, peixes‚ĄĘ e muito mais com marca registrada

Voc√™ pode n√£o saber, mas o Brasil j√° √© o segundo maior produtor de transg√™nicos do mundo, ficando atr√°s apenas do Estados Unidos. At√© agora as altera√ß√Ķes gen√©ticas em escala comercial estiveram restritas apenas √†s plantas, com destaque para a soja e o milho. Mas n√£o s√£o apenas novos vegetais que os pesquisadores desejam colocar no mercado, animais geneticamente modificados aguardam aprova√ß√£o para serem comercializados enquanto outros ainda passam por diversos testes. Confira cinco pesquisas que podem oferecer imensas vantagens para os consumidores, os produtores e at√© para o meio ambiente.

EnviropigTM

Com quase um bilh√£o de porcos no mundo, uma grande preocupa√ß√£o que se tem √© o destino dos¬†dejetos ricos em f√≥sforo e nitrog√™nio.¬†O EnviropigTM criado na Universidade de Guelph, no Canad√°, foi concebido para ser um porco ‚Äúeco-friendly‚ÄĚ.

Grande parte do f√≥sforo presente nos gr√£os e sementes que comp√Ķem a alimenta√ß√£o dos porcos est√£o na forma de fitato, um composto que eles n√£o conseguem digerir e portanto s√£o excretados. Para contornar esse problema, foi introduzido em seu genoma o gene da enzima fitase, o que torna poss√≠vel aos porcos a digest√£o e absor√ß√£o do f√≥sforo desses alimentos. Dessa forma, o Enviropig excreta at√© 70% menos f√≥sforo nas fezes.

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A pesquisa começou em 1995 e já recebeu patentes nos EUA e China, mas ainda não foi aprovado para consumo.

 

AquAdvantage¬ģ

O salm√£o AquAdvantage¬ģ deve ser o primeiro animal transg√™nico a ser aprovado para consumo pela¬†Food and Drug Administration (FDA). Ele √© igual ao salm√£o do atl√Ęntico em tamanho, apar√™ncia e gosto, exceto pelo fato de ter em seu genoma o gene de horm√īnio do crescimento do salm√£o do pac√≠fico e DNA do peixe-carneiro americano.

Sem título

Essas altera√ß√Ķes permitem que o salm√£o da empresa AquaBounty Technologies cres√ßa duas vezes mais r√°pido que o salm√£o selvagem e consuma 25% menos alimento durante sua vida. Os peixes s√£o est√©reis e criados apenas em cativeiro. A pesquisa teve in√≠cio em 1989 e, embora tenha-se conclu√≠do que o salm√£o n√£o apresente riscos, ele ainda est√° em revis√£o pela FDA.

 

Porcos ricos em √īmega-3

O consumo de alimentos ricos em omega-3 √© recomendado por possuir¬†poder anti-inflamat√≥rio e reduzir os riscos de doen√ßas cardiovasculares. No entanto,¬†nem todos os seres humanos t√™m acesso a esse tipo de alimento presente em grande quantidade nos peixes marinhos.¬†Para oferecer uma carne alternativa ao peixe, rica em √īmega-3, a solu√ß√£o at√© agora era alimentar os animais com linha√ßa, peixes e outros produtos marinhos, o que altera as caracter√≠sticas sensoriais da carne.

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Para conseguir uma carne rica em √īmega-3 sem alterar a alimenta√ß√£o dos animais, pesquisadores nos Estados Unidos criaram porcos com o gene fat-1 do verme Caenorhabditis elegans. O gene fat-1 permite que os porcos consigam converter √īmega-6 em √īmega-3. A pesquisa foi publicada na revista Nature Biotechnology¬†mas ainda n√£o h√° previs√£o de comercializa√ß√£o.

 

Cabras Transgênicas

A diarr√©ia √© respons√°vel pela morte de mais de meio milh√£o de crian√ßas todos os anos. Uma pesquisa que teve in√≠cio em 1999 na Universidade da Calif√≥rnia ‚Äď Davis (UCD), tem como objetivo obter um leite com poder anti-microbiano produzido com cabras que receberam o gene humano da enzima lisozima, prote√≠na abundante no leite materno.

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A pesquisa que começou nos Estados Unidos agora é feita em parceria com a Universidade do Ceará. O leite produzido pelas cabras transgênicas já mostrou efeitos terapêuticos em porcos, animais que têm um sistema digestivo parecido com o nosso. Os próximos passos serão os testes clínicos em humanos.

 

Porcos ‚Äúeditados‚ÄĚ

Utilizando ferramentas de edição de genoma (Zinc Finger Nucleases РZFNs e Transcription Activator-Like Effector Nucleases РTALENs), pesquisadores do Instituto Roslin, no Reino Unido, criaram porcos resistentes ao virus da febre suína Africana, capaz de matar os porcos europeus em menos de 24 horas.

Para tornar os porcos europeus resistentes foi necess√°rio que uma √ļnica letra no genoma fosse alterada. A altera√ß√£o foi feita com base no porco selvagem africano que √© resistente ao virus, por√©m incapaz de cruzar com o porco europeu.

Os testes com os porcos devem começar esse ano e se tiverem sucesso serão submetidos à aprovação pela FDA.

 

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Capazes de causar menor impacto ambiental, resistir a doen√ßas e serem mais saud√°veis, os animais geneticamente modificados podem ter um importante papel na alimenta√ß√£o da popula√ß√£o mundial, que deve atingir 9 bilh√Ķes em 2050. Mesmo ainda enfrentando a oposi√ß√£o de ativistas, muitos pesquisadores acreditam que os animais modificados por ferramentas de edi√ß√£o de genoma devem ter sua aprova√ß√£o acelerada pelas ag√™ncias reguladoras. Caso isso aconte√ßa, o Brasil n√£o ser√° apenas um dos maiores produtores de plantas‚ĄĘ geneticamente modificadas, mas tamb√©m de animais‚ĄĘ.

5 empresas que est√£o utilizando a biotecnologia para mudar o mundo

Todos os dias, mais de 90 milh√Ķes de barris de petr√≥leo s√£o produzidos e mesmo assim este n√ļmero continua a crescer. O¬† consumo deve chegar pr√≥ximo de 100 milh√Ķes em 2020. A queima e o refino do petr√≥leo s√£o grandes respons√°veis pela polui√ß√£o, o aquecimento global e danos √† sa√ļde. Felizmente muitas empresas est√£o buscando alternativas renov√°veis e aqui v√£o 5 exemplos.

DuPont

A mais velha da lista, a DuPont utiliza microrganismos e a√ß√ļcar de milho para produzir produtos renov√°veis¬†de diferentes finalidades, desde vestu√°rio at√© m√≥veis. Um desses produtos, o Sorona¬ģ¬†EP, √© um pl√°stico termo resistente atualmente empregado no Toyota Prius.

Toyota Prius Alpha

 

LanzaTech

Fundada em 2005 e com sede nos EUA, a LanzaTech emprega arqueobactérias que são capazes de transformar a poluição em produtos renováveis, como combustíveis, nylon e borracha.

LanzaTech

Gases poluentes ricos em carbono provenientes da ind√ļstria, como a sider√ļrgica, v√£o para um bioreator, onde os microrganismos fermentadores se encarregam de tranform√°-los em etanol e outras mol√©culas que s√£o utilizadas para produzir pl√°stico, fibras sint√©ticas e borracha. O etanol da LanzaTech n√£o depende de fontes de alimentos e terras ar√°veis, como o √°lcool obtido a partir do milho ou da cana-de-a√ß√ļcar. Com apenas 10 anos, a empresa j√° possui 85 patentes e outras 250 pendentes. A primeira f√°brica¬†em escala comercial come√ßa a operar ainda esse ano na China, e a companhia a√©rea Virgin Atlantic deve ser a primeira a voar com o combust√≠vel.

 

Sapphire Energy

Fundada em 2007, e com tr√™s plantas na Calif√≥rnia e Novo M√©xico, a Sapphire Energy √© a primeira e √ļnica empresa no mundo a utilizar algas para produzir petr√≥leo. Seu petr√≥leo renov√°vel recebeu o nome de¬†Green Crude,¬†e n√£o depende de √°gua pot√°vel nem de terras ar√°veis. As algas capturam di√≥xido de carbono durante processo, o que faz o¬†Green Crude¬†neutro em emiss√Ķes de CO2. Com investidores como Bill Gates, a fam√≠lia Rockfeller e a Monsanto, a empresa espera que ele seja competitivo com o petr√≥leo f√≥ssil j√° em 2018.

Sapphire

 

NatureWorks

Em m√©dia, cada pessoa no mundo ir√° consumir 45 kg de pl√°stico em 2015, e apenas uma parte disso ser√° reciclado. De olho neste mercado, a NatureWorks criou o Ingeo‚ĄĘ, um pl√°stico revolucion√°rio.

Bioserine

Sua f√°brica nos EUA utiliza o a√ß√ļcar proveniente de plantas e leveduras para produzir √°cido l√°tico, o respons√°vel por formar o pl√°stico PLA (√°cido polil√°tico).¬†Ele¬†√© capaz de substituir o PET e o PS, presentes em garrafas, talheres descart√°veis e eletr√īnicos. Ao contr√°rio do pl√°stico derivado do petr√≥leo, ele √© facilmente reciclado e gera 60% menos gases do efeito estufa.

 

Amyris

Criada em 2003 e com cerca de 400 funcion√°rios, a empresa americana emprega biologia sint√©tica para produzir produtos qu√≠micos renov√°veis utilizados em cosm√©ticos, fragr√Ęncias, combust√≠veis e medicamentos.

Com apoio da fundação Bill & Melinda Gates, a Amyris desenvolveu uma levedura capaz de criar um precursor da artemisinina, o medicamente utilizado no tratamento da malária, doença que mata todos os anos mais de meio milhão de pessoas. Em 2013, a empresa farmacêutica Sanofi iniciou a produção da artemisinina utilizando essa tecnologia.

No Rio de Janeiro e em S√£o Paulo, o combust√≠vel da empresa, o Diesel de Cana‚ĄĘ, √© utilizado diariamente por cerca de 400 √īnibus. Em 2014, a GOL fez o primeiro v√īo comercial com uma mistura contendo 10% de combust√≠vel renov√°vel.

amyris (2)

 

A Revista The Economist do mês passado apontou a biotecnologia como um dos campos que mais poderão contribuir para a evolução humana no futuro. Pelo jeito algumas empresas já saíram na frente.

 

 

Biotecnologia sem fronteiras: o monopólio da inovação está com seus dias contados

O baixo custo dos computadores, a lei de Moore ainda em vigor e o acesso √† internet democratizaram os meios de produ√ß√£o, distribui√ß√£o e educa√ß√£o. Hoje n√£o somos apenas consumidores passivos, mas tamb√©m produtores ativos. E na ci√™ncia, n√£o √© diferente. Vivemos a era ‚ÄúPro-Am‚ÄĚ, em que amadores dedicados, inovadores e conectados trabalham como profissionais, uma realidade na astronomia, na ci√™ncia da computa√ß√£o, e agora da biotecnologia. Basta um computador, conex√£o com a internet e um cart√£o de cr√©dito para encomendar DNA e testar algumas das mais novas t√©cnicas de clonagem e edi√ß√£o de genoma, at√© ent√£o s√≥ acess√≠vel a universidades e grandes empresas.

Em 1987, a luz de uma estrela, que explodiu h√° 168.000 anos chegou a Terra. Foi ent√£o que astron√īmos 1amadores junto com profissionais, confirmaram a teoria do que ocorre quando uma estrela explode, uma das maiores descobertas da astronomia do s√©culo XX. Hoje muito mais gente participa da ci√™ncia que at√© ent√£o dependia de equipamentos sofisticados e caros. Uma dessas tecnologias, foi disponibilizada por John Dobson, respons√°vel por criar um poderoso telesc√≥pio usando materias de segunda-m√£o. Dobson se recusou a lucrar com sua inven√ß√£o, a qual nunca patenteou. Essa democratiza√ß√£o chegou √† biologia com o movimento Do-it-yourself Biology (DIYbio) em 2008, em que profissionais e amadores desenvolvem projetos em laborat√≥rios comunit√°rios, constroem equipamentos por uma fra√ß√£o do pre√ßo e aproximam a comunidade da discuss√£o sobre organismos geneticamente modificados.

Em um desses laborat√≥rios comunit√°rios, o BioCurious, na Calif√≥rnia, s√£o desenvolvidos projetos que envolvem a recente ferramenta de edi√ß√£o de genoma CRISPR, uma bioimpressora capaz de ‚Äúimprimir‚ÄĚ c√©lulas de E. coli, e um projeto do iGEM para a produ√ß√£o de queijo ‚Äúvegan‚ÄĚ, com prote√≠nas do leite produzidas por leveduras, e n√£o vacas.

Sequenciamento e Síntese de DNA РPreço por base

Atualmente √© poss√≠vel comprar ou montar os pr√≥prios equipamentos, como o OpenPCR, um termociclador¬†usado para amplificar DNA, a centr√≠fuga OpenFuge¬†e¬†o rob√ī ¬†OpenTrons, que permite¬†automatizar seu trabalho de bancada. Em breve, o MiniION‚ĄĘ ser√° realidade, um sequenciador port√°til e descart√°vel que pode analisar sua amostra, seja ela de um microrganismo ou sangue, em qualquer lugar do mundo, sem precisar de milhares de dol√°res em equipamentos ou treinamento. Al√©m de aparelhos mais acess√≠veis, o pre√ßo de s√≠ntese por base de DNA (A, T, C, G) j√° custa apenas alguns centavos e tem caido ano ap√≥s ano. No futuro, nada impede que etapas custosas de um projeto sejam terceirizadas, ocupando a capacidade ociosa de laborat√≥rios ou serem realizadas por empresas prestadoras de servi√ßos, como j√° acontece com a s√≠ntese e o sequenciamento de DNA na China.

Projetos como esses v√£o reduzir o custo de se buscar o novo, trazendo solu√ß√Ķes acess√≠veis para a sa√ļde, alimenta√ß√£o e preserva√ß√£o do meio ambiente, quebrando o atual monop√≥lio da inova√ß√£o presente apenas nas grandes institui√ß√Ķes como empresas e universidades. Como em toda abertura democr√°tica, espera-se que muito mais gente se beneficie deste passo da ci√™ncia: a biotecnologia sem fronteiras.

 

Confira a iniciativa acontecendo¬†em S√Ęo Paulo –¬†http://synbiobrasil.org/st/diy/

 

Referências:

The Pro-Am¬†Revolution –¬†How enthusiasts are changing¬†our economy and society – Charles Leadbeater and¬†Paul Miller

Time for new DNA synthesis and sequencing cost curves – Rob Carlson

 

Produção em massa, o jeito chinês de fazer ciência

Depois de 35 anos de impressionante desenvolvimento, a China come√ßa a ser reconhecida n√£o apenas pela sua capacidade de produzir e exportar produtos de baixo custo mas tamb√©m com alta tecnologia. E n√£o s√£o apenas bens materiais que ela anda produzido em massa, mas agora o sequenciamento do DNA, por exemplo. √Č o que alguns j√° est√£o chamando de ‚ÄúBio-Google‚ÄĚ. Seguindo a filosofia, ‚Äúsequenciar tudo aquilo que se mexe‚ÄĚ, o Beijing Genomics Institute (BGI) possui 50% da capacidade de sequenciamento do mundo e j√° leu mais de 50.000 genomas nos √ļltimos anos.

O BGI fica localizado em uma antiga fábrica de sapatos em Shenzhen, o Vale do Silício chinês, BGI 2e participa de projetos que vão desde sequenciar uma bactéria até a busca por genes ligados à inteligência. Muitos dos estudos são conduzidos por pesquisadores de todas as partes do mundo, e o BGI oferece preços baixos e até de graça para aqueles que compartilham seus resultados.

Um desses projetos, chamado 3M, planeja sequenciar 3 milh√Ķes de genomas, sendo 1 milh√£o de plantas e animais, 1 milh√£o de humanos e 1 milh√£o de microrganismos. O Instituto participa de outras iniciativas como o controverso sequenciamento de 2000 pessoas com QI elevado para desvendar genes que influenciam na intelig√™ncia. H√° tamb√©m o sequenciamento de 10.000 pessoas com autismo, o de 2.000 pessoas obesas e o de 2.000 magras. Al√©m disso, tamb√©m possui uma parceria com a funda√ß√£o Bill e Melinda Gates para o desenvolvimento da agricultura e sa√ļde em pa√≠ses subdesenvolvidos. Trabalhando em projetos como esses, o BGI j√° colaborou em mais de mil publica√ß√Ķes em revistas de alto impacto como Nature, Science e Cell.

O Instituto está chamando a atenção do mundo pelo volume de dados que estão sendo produzidos. Segundo Lincoln Stein, pesquisador do Ontario Institute for Cancer Research, a questão agora não é mais o quão próximo estamos de um sequenciamento do genoma que custe U$1.000, mas sim, de uma análise do genoma a U$100.000. Outro desafio é o armazenamento de tudo isso, já que 6 terabytes de dados são produzidos por dia.

Zhang Yong, um dos pesquisador do BGI, acredita que na pr√≥xima d√©cada o Instituto ser√° capaz de organizar toda essa informa√ß√£o biol√≥gica em uma esp√©cie de ‚ÄúBio-Google‚ÄĚ.

BGI 1

Muitos achavam que o BGI estava apenas prestando um serviço, quando em 2013 ele adquiriu um fabricante de equipamentos e software para sequenciamento localizado na Califórnia, a Complete Genomics, e isso já está tirando o sono de muita gente. Agora a pesquisa pode se tornar ainda mais barata, já que equipamentos e reagentes representam grande parte do orçamento.

Enquanto isso no Brasil, a falta de planejamento de médio e longo prazo, a dificuldade em reter pessoas qualificadas, a ausência de uma cultura empreendedora que estimule a criação de empresas que sirvam de sustentação à pesquisa, nos deixa cada dia ainda mais distante dos centros de vanguarda. E isso apenas contribui para elevar nosso custo em P&D, além de nos tornar reféns de equipamentos e reagentes importados, notadamente agora com o dólar passando a barreira dos R$3,00. Talvez em breve nossas amostras sejam analisadas por um equipamento chinês em Los Angeles, Istambul, Shenzhen, ou então, numa facility chinesa ao lado da sua casa.

 

Mais um acidente a favor do pesquisador

Em 1986, o pesquisador Richard Jorgensen estava trabalhando com pet√ļnias quando aconteceu um acidente. Jorgensen desejava criar uma pet√ļnia roxa, por√©m muito mais roxa do que o normal. Para alterar a cor, ele procurou super-expressar a enzima chalcona-sintase (CHS) introduzindo um gene quim√©rico de CHS, uma enzima limitante da via respons√°vel pela colora√ß√£o das flores [1]. Mas a altera√ß√£o gen√©tica realizada teve um resultado totalmente inesperado e grande parte das p√©talas se tornaram brancas e n√£o roxo escuro como ele desejava.

O mist√©rio s√≥ foi desvendado em 1998 e conferiu o Pr√™mio Nobel a dois pesquisadores americanos, gerou especula√ß√Ķes sobre a cura de dezenas de doen√ßas e mais recentemente se tornou uma nova ferramenta para a biologia sint√©tica.¬†Andrew Fire e Craig Mello descobriram que Jorgensen havia esbarrado no que eles vieram a chamar de RNA de interfer√™ncia (RNAi), um mecanismo de silenciamento g√™nico.

O gatilho para o mecanismo de silenciamento gênico por RNAi ocorre quando um RNA de dupla fita (dsRNA) se forma. Ao ser identificado um dsRNA, a enzima Dicer corta o dsRNA em fragmentos menores que se ligam ao complexo protéico RISC (RNA-induced silencing complex). Em seguida, apenas uma das fitas de RNA permanece presa ao complexo, que serve para ir em busca de fitas de mRNA que sejam complementares [2]. Quando um mRNA complementar é detectado, ocorre o pareamento com o RNA preso ao complexo e ele é então clivado e degradado. Como o mRNA não pode ser traduzido, o gene tem sua expressão reduzida (Figura 1). O silenciamento é uma poderosa ferramenta que agora encontrou uma aplicação na biologia sintética, por meio da evolução dirigida.

O sonho da biologia sint√©tica de construir sistemas que funcionem de modo previs√≠vel e robusto frequentemente entra em conflito com a complexidade dos sistemas biol√≥gicos. Al√©m de sua complexidade, o comportamento dos microrganismos dependem de um contexto, o que tamb√©m dificulta o uso de partes padronizadas [3]. Logo, m√©todos de evolu√ß√£o dirigida possuem grande utilidade, j√° que em princ√≠pio dispensam informa√ß√Ķes detalhadas de estrutura, funcionalidade e de mecanismos de um sistema [4].

 

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Figura 1: Mecanismo do RNAi – Imagem retirada de: http://pt.wikipedia.org/wiki/RNA_interferente

 

 

Um dos primeiros experimentos sobre evolu√ß√£o realizado em laborat√≥rio foi feito por¬† William Dallinger, em 1880. Dallinger conseguiu que seus microrganismos que cresciam a 18¬ļC passassem a crescer a 70¬ļC, no entanto o experimento levou 7 anos e envolveu¬† aumentar a temperatura de sua incubadora gradualmente at√© que eles fossem capazes de sobreviver. Hoje existem diversos m√©todos de evolu√ß√£o dirigida e um pouco menos demorados, entre eles o RAGE ‚Äď RNAi assisted genome evolution.

RAGE √© um m√©todo utilizado em Saccharomyces cerevisiae e √© bastante √ļtil quando se deseja obter fen√≥tipos complexos. Fen√≥tipos complexos, como a toler√Ęncia ao √°cido ac√©tico, dependem da altera√ß√£o de m√ļltiplos genes e s√£o de grande interesse para a ind√ļstria na produ√ß√£o de combust√≠veis e outros compostos qu√≠micos. O uso dessa t√©cnica reduz a express√£o de genes (knockdown) em escala gen√īmica e possibilita identificar genes que at√© ent√£o n√£o se imaginava terem papel em determinadas fun√ß√Ķes.

Para que tais genes possam ser identificados, √© necess√°rio criar uma biblioteca de RNAi. A biblioteca √© criada fragmentando o DNA gen√īmico com uma enzima de restri√ß√£o e clonando os fragmentos em um plasm√≠deo com promotores convergentes, necess√°rio para que RNAs de fita dupla sejam formados. Como S. cerevisiae n√£o possui a via de RNAi, tamb√©m √© necess√°rio inseri-la [6].

Via inserida e biblioteca criada o processo de evolução pode começar. Quando o knockdown de um gene for promissor, tal gene pode ser integrado e novos ciclos de transformação e screening podem ser feitos repetidamente (Figura 2), até que seu objetivo seja alcançado, ou pelo menos, chegue próximo dele.

 

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Figura 2: Evolução dirigida pelo método RAGE РImagem retirada de: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/sb500074a

 

Em 2006, Fire e Melo ganharam o Pr√™mio Nobel em fisiologia ou medicina por desvendarem o fen√īmeno observado por Jorgensen. Muitas descobertas acidentais fazem parte da hist√≥ria da ci√™ncia, como a penicilina, o raio X e o microondas, por exemplo. O m√©todo de evolu√ß√£o dirigida utilizando RNAi pode tamb√©m em breve facilitar a vida de muitos pesquisadores que buscam aprimorar seus microrganismos.

 

 

Referências

  1. NAPOLI, C.; LEMIEUX C.; JORGENSEN R. lntroduction of a Chimeric Chalcone Synthase Gene into Petunia Results in Reversible Co-Suppression of Homologous Genes in trans. The Plant Cell, Vol. 2, p. 279-289.
  1. CLARK D. P. Molecular Biology. Vol. 2, chapter 11 (2010)
  1. DOUGHERTY, M. J.; ARNOLD, F. H. Directed evolution: new parts and optimized function. Current Opinion in Biotechnology, 2009, 20:1‚Äď6
  1. COBB, R. E; SUN,N.; ZHAO H. Directed evolution as a powerful synthetic biology tool. Methods (2012)
  1. SI, T.; LUOZ, Y.; BAO, Z.; ZHAO, H. RNAi-Assisted Genome Evolution in Saccharomyces cerevisiae for Complex Phenotype Engineering. ACS Synth. Biol. (2014)