Pesquisadores de Caltech constróem a primeira rede neural artificial de DNA

Pesquisadores da Universidade de
Caltech inventaram um m√©todo para construir sistemas de mol√©culas de DNA cujas intera√ß√Ķes simulam o comportamento de um modelo matem√°tico simples de redes neurais artificiais.

A intelig√™ncia artificial tem sido inspira√ß√£o para incont√°veis livros e filmes, assim como aspira√ß√£o de in√ļmeros cientistas e engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Calif√≥rnia (Caltech) deram um importante passo na cria√ß√£o da intelig√™ncia artificial – n√£o em um rob√ī ou chip de silicone, mas num tubo. Os pesquisadores s√£o os primeiros a fazerem uma rede neural artificial de DNA, criando um circuito de mol√©culas interagindo e que apresentam lembran√ßas baseadas em padr√Ķes incompletos, assim como um c√©rebro.

‚ÄúO c√©rebro √© incr√≠vel‚ÄĚ, disse Lulu Qian, um bioengenheiro de Caltech. ‚ÄúPermite o reconhecimento de padr√Ķes de eventos, forma√ß√£o de mem√≥rias, tomada de decis√Ķes e a√ß√Ķes. N√≥s nos perguntamos, ao inv√©s de uma rede de c√©lulas neurais conectadas fisicamente, ser√° que uma sopa de mol√©culas interagindo pode apresentar um comportamento t√≠pico do c√©rebro?‚ÄĚ A resposta, como eles mostraram √© sim.

Constitu√≠da de quatro neur√īnios artificiais feitos de 112 fitas distintas de DNA, a rede neural foi ‚Äútreinada‚ÄĚ para ‚Äúreconhecer‚ÄĚ quatro cientistas, cujas identidades s√£o representadas por um conjunto espec√≠fico de respostas para quatro perguntas sim-ou-n√£o.

Depois de pensar em um cientista, um jogador humano fornece um subsistema de respostas que identificam parcialmente o cientista. O jogador conduz as pistas para a rede ao gotejar fitas de DNA correspondentes √†quelas respostas dentro do tubo de ensaio. A rede identifica qual era o cientista que o jogador tinha pensado atrav√©s de comunica√ß√£o por sinais fluorescentes. Ou, a rede pode ‚Äúdizer‚ÄĚ que havia informa√ß√£o insuficiente para escolher apenas um dos cientistas em sua mem√≥ria ou que as pistas contradizem aquilo que foi lembrado. Os pesquisadores jogaram esse jogo com a rede utilizando 27 maneiras de responder √†s perguntas (de um total de 81 combina√ß√Ķes poss√≠veis) e ela respondeu corretamente a cada vez.

Essa rede neural de DNA demonstra a habilidade de a partir de um padr√£o incompleto, descobrir o que ele representa ‚Äď uma das¬†caracter√≠sticas de um c√©rebro. ‚ÄúN√≥s somos bons em reconhecer coisas. Podemos reconhec√™-las olhando para um conjunto de pistas ou caracter√≠sticas‚ÄĚ, disse o co-autor Jehoshua “Shuki” Bruck. A rede neural de DNA faz isso, mas de uma forma mais rudimentar.

Sistemas bioqu√≠micos com intelig√™ncia artificial ‚Äď ou pelo menos uma capacidade b√°sica de tomar decis√Ķes ‚Äď poderia ter poderosas aplica√ß√Ķes na medicina, qu√≠mica e biologia, os pesquisadores disseram. No futuro, esses sistemas poderiam operar dentro das c√©lulas, ajudando a responder perguntas fundamentais da biologia ou diagnosticar uma doen√ßa. Processos bioqu√≠micos que podem responder inteligentemente √† presen√ßa de outras mol√©culas poderiam permitir que engenheiros produzissem compostos qu√≠micos cada vez mais complexos ou construir novos tipos de estruturas, mol√©cula a mol√©cula.

‚ÄúEmbora comportamentos como o do c√©rebro dentro de sistemas bioqu√≠micos artificiais tenham sido hipot√©ticos por d√©cadas‚ÄĚ, segundo Qian, ‚Äúeles s√£o muito dif√≠ceis de entender e decifrar.‚ÄĚ

Os pesquisadores basearam sua rede neural bioqu√≠mica em um modelo neuronal simples, chamado linear threshold function. O modelo neuronal recebe sinais de entrada, multiplica-os por um fator positivo ou negativo, e se a soma ultrapassar um certo limiar, o neur√īnio dispara, produzindo um sinal de sa√≠da.

‚ÄúEste modelo √© uma simplifica√ß√£o dos neur√īnios reais‚ÄĚ, disse o co-autor Erik Winfree. ‚ÄúMas √© uma boa simplifica√ß√£o. Tem sido um modelo extremamente produtivo para explorar como o comportamento coletivo de v√°rios elementos computacionais simples pode levar a comportamentos como o de um c√©rebro, como completar o padr√£o e mem√≥ria associativa.”

Para construir a rede neural de DNA, os pesquisadores utilizaram um processo chamado strand-displacement cascade. Anteriormente, a equipe desenvolveu esta técnica para criar o maior e mais complexo circuito de DNA até então, que computava raízes quadradas.

Dentro do tubo de ensaio, o DNA dentro da solução contém moléculas de DNA simples fita e parcialmente dupla-fita. Uma simples-fita pode mudar sua conformação para uma parcialmente dupla-fita, e se suas bases forem complementares, a simples-fita se junta a dupla-fita, deslocando a outra fita da dupla-hélice. A simples fita então atua como
sinal de entrada enquanto a fita deslocada atua como sinal de saída, que pode então interagir com outras moléculas.

J√° que eles podem sintetizar fitas de DNA com a sequ√™ncia que eles queiram, os pesquisadores podem programar essas intera√ß√Ķes para se comportarem como uma rede de neur√īnios. Ao ajustar as concentra√ß√Ķes de cada fita de DNA na rede, eles podem ensin√°-la a se lembrar dos padr√Ķes √ļnicos de respostas sim-ou-n√£o que pertencem a cada um dos quatro cientistas. Diferentemente de algumas redes neurais artificiais que podem aprender diretamente a partir de exemplos, os pesquisadores usaram simula√ß√Ķes computacionais para determinar os n√≠veis de concentra√ß√£o molecular necess√°rios para implantar mem√≥ria na rede neural de DNA.

Enquanto este experimento mostra a promessa de se criar redes de DNA que podem, em ess√™ncia, pensar, esta rede neural √© limitada. O c√©rebro humano consiste de 100 bilh√Ķes de neur√īnios, mas criar uma rede com apenas 40 desses neur√īnios baseados em DNA ‚Äď dez vezes maior que a rede demonstrada ‚Äď seria um desafio, de acordo com os pesquisadores. Al√©m disso, o sistema √© lento; a rede no tubo de ensaio demorou 8 horas para identificar cada cientista misterioso. As mol√©culas tamb√©m s√£o incapazes de descolar e parear com uma fita diferente de DNA,¬†ent√£o o jogo pode ser jogado apenas uma vez. Talvez no
futuro, uma rede neural bioqu√≠mica poderia aprender a melhorar sua performance depois de muitos jogos repetidos, ou aprender novas mem√≥rias ao encontrar novas situa√ß√Ķes. Desenvolver redes que operam dentro do corpo ‚Äď ou at√© mesmo dentro de uma c√©lula ou placa de Petri ‚Äď tamb√©m √© um longo caminho, j√° que fazer esta tecnologia operar in vivo traz desafios completamente diferentes.

Al√©m de desafios tecnol√≥gicos, engenheirar estes sistemas poderia tamb√©m fornecer uma percep√ß√£o da evolu√ß√£o da intelig√™ncia. ‚ÄúAntes de o c√©rebro ter evolu√≠do, organismos unicelulares tamb√©m eram capazes de processar informa√ß√£o, tomar decis√Ķes e agir em resposta ao meio
ambiente,‚ÄĚ Qian explicou. A fonte de comportamentos complexos deve ter sido uma rede de mol√©culas fluindo pela c√©lula. ‚ÄúTalvez o c√©rebro altamente desenvolvido e a intelig√™ncia limitada vista nas c√©lulas unicelulares compartilhem um modelo computacional similar que √© programado em diferentes substratos.

‚ÄúNosso artigo pode ser interpretado como uma demonstra√ß√£o simples de princ√≠pios neuro-computacionais nos n√≠veis moleculares e intracelulares‚ÄĚ, de acordo com Bruck. ‚ÄúUma interpreta√ß√£o poss√≠vel √© que esses princ√≠pios sejam universais no processamento de informa√ß√Ķes biol√≥gicas.

Vejam os v√≠deos explicativos, em ingl√™s, feitos pelos pr√≥prios pesquisadores.¬†Ficou bem¬†din√Ęmico!

Referências

Neural network computation with DNA strand displacement cascades.

http://www.nature.com/nature/journal/v475/n7356/full/nature10262.html

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2011-07/ciot-crc072011.php

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Cientistas descobrem novas ferramentas para reescrever o código da vida

O poder de editar genes √©¬†revolucion√°rio, √ļtil e com potenciais ilimitados. Por√©m,¬†a maior parte das ferramentas de edi√ß√£o de DNA s√£o lentas, caras e dif√≠ceis de usar ‚Äď √© uma brilhante tecnologia na sua inf√Ęncia. Agora, pesquisadores de Harvard desenvolveram uma t√©cnica que pode editar genomas de uma forma r√°pida e f√°cil, reescrevendo o genoma de c√©lulas vivas. A t√©cnica funciona como um processador de textos, que tem as fun√ß√Ķes de localizar e substituir. Ele reconhece uma seq√ľ√™ncia espec√≠fica no DNA e a substitui por outra.

‚ÄúPela primeira vez, estamos demonstrando que √© poss√≠vel fazer mudan√ßas gen√īmicas no n√≠vel do c√≥don‚ÄĚ, disse Farren Isaacs, um bioengenheiro da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut. ‚ÄúN√≥s seremos capazes de introduzir novas funcionalidades em organismos”.

A t√©cnica, publicada na revista Science, explora a redund√Ęncia do c√≥digo gen√©tico. Os amino√°cidos, que comp√Ķem as prote√≠nas, s√£o codificados por combina√ß√Ķes de tr√™s letras de DNA chamadas c√≥dons. M√ļltiplos c√≥dons √†s vezes codificam o mesmo amino√°cido, por isso se diz que o c√≥digo gen√©tico √© degenerado ou redundante.

Isaacs e seus colegas escolheram um códon de parada, TAG, que, junto com o TAA e TGA, sinalizam o fim de uma cadeia de aminoácidos e a liberação da proteína formada. Como esses três códons apresentam a mesma função, os pesquisadores decidiram apagar todos os TAGs do
genoma de uma Escherichia coli e substitu√≠-los por TAAs, utilizando uma plataforma chamada “multiplex automated genome engineering, ou MAGE”. Isso deixa o TAG livre para codificar um novo amino√°cido.

Foram sintetizadas 314 fitas de DNA id√™nticas ao genoma da E. coli exceto que todos os TAGs, nas 314 fitas ao todo, estavam substitu√≠dos por TAAs. Em outras palavras,¬†cada uma das 314 fitas n√£o tinha todos os TAGs substitu√≠dos por TAAs, mas as 314 fitas juntas sim! Eles ent√£o aplicaram corrente el√©trica para permitir a entrada do novo DNA nas c√©lulas. Muitas repeti√ß√Ķes desta t√©cnica¬†resultaram na¬†obten√ß√£o de 31 linhagens da bact√©ria¬†com 10 dos genes modificados e¬†uma com 4. A equipe bolou um esquema para canalizar todas as 314 muta√ß√Ķes para uma c√©lula. Os pesquisadores fizeram uso da habilidade que as bact√©rias t√™m de transferir genes para outras bact√©rias, a conjuga√ß√£o: as 32 linhagens foram pareadas, sendo que uma linhagem doou seus genes mutados para a outra. As 16 linhagens resultantes foram pareadas para formar 8, e novamente para formar 4, condensando as muta√ß√Ķes ao longo desse processo. O processo foi batizado ‚Äúconjugative assembly genome engineering (CAGE)‚ÄĚ.

Ansiosos para compartilhar sua tecnologia, eles publicaram seus resultados assim que o CAGE atingiu a rodada semifinal. Os resultados sugerem que as quatro linhagens finais são saudáveis, mesmo com a quantidade de mudanças a que as células foram submetidas.

Ap√≥s mais duas rodadas de CAGE, segundo Isaacs, uma √ļnica linhagem da bact√©ria conter√° todas as 314 muta√ß√Ķes e ser√° livre de TAG, que ficar√° dispon√≠vel para codificar um amino√°cido artificial. Isso desafia as pessoas a imaginarem o genoma como algo muito male√°vel e edit√°vel. Alguns laborat√≥rios j√° criaram esses amino√°cidos, assim como a maquinaria necess√°ria para incorpor√°-los em prote√≠nas. ‚ÄúO grande avan√ßo aqui √© que n√≥s teremos um hospedeiro que permitir√° a incorpora√ß√£o de amino√°cidos artificiais a taxas muito superiores‚ÄĚ, disse Isaacs.

Estes organismos engenheirados seriam geneticamente isolados de outros organismos. A nova informa√ß√£o gen√©tica n√£o seria capaz de contaminar organismos naturais¬†porque, fora do laborat√≥rio, os¬†amino√°cidos naturais no lugar dos artificiais criariam prote√≠nas n√£o funcionais. Al√©m disso, esses organismos seriam imunes a v√≠rus que se baseiam na tradu√ß√£o prot√©ica tradicional ‚Äď importante para manter linhagens saud√°veis e √ļteis industrialmente. A import√Ęncia da imunidade viral reside no fato de que ind√ļstrias nas quais s√£o cultivadas bact√©rias, como as farmac√™uticas e energ√©ticas, esses v√≠rus podem afetar at√© 20% das culturas. Um exemplo not√°vel acometeu a Genzyme, cujas perdas devido a contamina√ß√Ķes virais podem ter variado de milh√Ķes de d√≥lares a at√©¬†$1 bilh√£o.

“Essa t√©cnica √© mais barata que tentar elaborar genomas a partir do zero. Ao modificar genomas existentes, a maior parte do trabalho j√° est√° feita”, disse o co-autor George Church, um geneticista da Harvard Medical School em Boston, Massachusetts.

Cientistas do J. Craig Venter Institute (JCVI), que no ano passado ‚Äúcriaram‚ÄĚ a primeira bact√©ria controlada por um genoma sint√©tico, dizem que o m√©todo traz coisas importantes para esse campo de estudo, mas s√≥ funciona na pr√°tica se o genoma desejado √© similar a um organismo existente. ‚ÄúUltimamente, no JCVI n√≥s estamos tentando fazer c√©lulas a partir do zero, e apenas uma s√≠ntese gen√īmica de novo tornaria isso poss√≠vel‚ÄĚ, disse um porta-voz do Instituto via email.

As duas t√©cnicas provavelmente ser√£o usadas em conjunto, disse Isaacs. ‚ÄúN√£o surpreenderia se essas tecnologias se unissem e n√≥s come√ß√°ssemos a ver t√©cnicas h√≠bridas inclusive mais poderosas do que as que vemos hoje‚ÄĚ.

Referências:

Precise Manipulation of Chromosomes in Vivo Enables Genome-Wide Codon Replacement  Isaacs, et al. Science 15 July 2011: 333 (6040), 348-353. [DOI:10.1126/science.1205822]

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2011-07/hms-etg071111.php

http://www.nature.com/news/2011/110714/full/news.2011.419.html

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7¬ļ Congresso Brasileiro de Biosseguran√ßa

via Ag√™ncia FAPESP ‚Äď O 7¬ļ Congresso Brasileiro de Biosseguran√ßa, organizado pela Associa√ß√£o Nacional de Biosseguran√ßa (ANBio), ser√° realizado em Joinville (SC) de 19 a 23 de setembro.

Sob o tema ‚ÄúAvan√ßos da Biologia Sint√©tica e desafios da Biosseguran√ßa‚ÄĚ, o evento ocorrer√° junto √† Confer√™ncia Internacional para a Am√©rica Latina e Caribe de Biosseguridade e Biosseguran√ßa.

Estudantes, profissionais e pesquisadores debaterão os riscos ambientais diante os avanços tecnológicos, a biologia sintética na agricultura, a ética, a divulgação científica, os desafios de manejo e riscos em laboratórios de pesquisa e a regulamentação do setor.

A programação do encontro, que ocorrerá na Universidade de Joinville (Univille), inclui palestras, mesas-redondas e minicursos.

Entre os especialistas internacionais confirmados est√£o Andrew Hessel, da Singularity University, Paul Huntly, da Biorisk, e Paul Langevin, vice-presidente da Merrick Canada.

Mais informa√ß√Ķes e inscri√ß√Ķes: http://www.anbio.org.br/congresso/2011/2011.pdf

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Scinamate Synthetic Biology

Vídeo legal sobre SynBio

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=xOx3B2Z_qqE]

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Bact√©ria com subst√Ęncia qu√≠mica t√≥xica incorporada ao DNA

Uma equipe internacional de pesquisadores alcan√ßou sucesso em obter uma bact√©ria que possui o DNA no qual a base timina foi substitu√≠da por 5-Chlorouracil, uma subst√Ęncia sint√©tica t√≥xica para outros organismos.

O trabalho experimental foi baseado numa tecnologia √ļnica desenvolvida por Marli√®re e Mutzel, possibilitando a evolu√ß√£o dirigida de organismos sob condi√ß√Ķes estritamente¬† controladas. Popula√ß√Ķes de bact√©rias foram cultivadas por per√≠odos prolongados na presen√ßa de uma subst√Ęncia qu√≠mica t√≥xica ‚Äď no caso, a 5-Chlorouracil ‚Äď a n√≠veis que n√£o provocam a morte, dessa forma selecionando as c√©lulas tolerantes a altas concentra√ß√Ķes dessa subst√Ęncia.

Em resposta ao surgimento dessas mutantes na popula√ß√£o, a concentra√ß√£o do 5-Chlorouracil no meio de cultura¬†foi aumentada para manter a press√£o seletiva constante. Esse procedimento de evolu√ß√£o a longo prazo foi aplicado para adaptar E. coli geneticamente modificadas incapazes de sintetizar timina para crescerem num meio com concentra√ß√Ķes crescentes de 5-Chlorouracil. Ap√≥s 1000 gera√ß√Ķes aproximadamente, descendentes da linhagem inicial foram analisados, sendo que estes utilizaram o¬†5-Chlorouracil como substituto da timina. An√°lises subseq√ľentes do genoma revelaram numerosas muta√ß√Ķes no DNA das bact√©rias adaptadas. A contribui√ß√£o dessas muta√ß√Ķes para a adapta√ß√£o das c√©lulas ser√° objeto de estudos posteriores.

Al√©m do interesse √≥bvio dessa mudan√ßa radical na qu√≠mica de sistemas vivos para a pesquisa b√°sica, os cientistas tamb√©m consideram os resultados de seu trabalho relevantes para xenobiologia, um ramo da biologia sint√©tica. Essa nova √°rea das ci√™ncias da vida tem como objetivo a gera√ß√£o de novos organismos n√£o encontrados naturalmente, com caracter√≠sticas metab√≥licas otimizadas para, por exemplo, a produ√ß√£o de modos alternativos de energia e s√≠ntese de produtos qu√≠micos de alto valor. Assim como os transg√™nicos ou organismos geneticamente modificados, essas bact√©rias sint√©ticas s√£o vistas como potencial amea√ßa para ecossistemas naturais quando liberadas do laborat√≥rio, seja pela competi√ß√£o com organismos selvagens ou atrav√©s da difus√£o do ‚ÄúDNA sint√©tico‚ÄĚ.

√Č √≥bvio que mesmo tentando conter, n√£o √© poss√≠vel evitar absolutamente que seres vivos geneticamente modificados entrem em contato com h√°bitats naturais, assim como os is√≥topos radioativos que escapam para as redondezas de uma regi√£o de usina nuclear. Entretanto, organismos sint√©ticos assim como os do presente trabalho – que dependem da disponibilidade de determinadas subst√Ęncias para sua prolifera√ß√£o ou que incorporam compostos qu√≠micos n√£o naturais em seu DNA – n√£o tem condi√ß√Ķes de competir com animais selvagens nem trocar DNA com eles.

Referências

Marlière, P., Patrouix, J., Döring, V., Herdewijn, P., Tricot, S., Cruveiller, S., Bouzon, M. and Mutzel, R. (2011), Chemical Evolution of a Bacterium’s Genome. Angewandte Chemie International Edition, 50:
n/a. doi: 10.1002/anie.201100535

Thymine Replacement Directs Bacterium DNA Evolution

An international team of researchers has now succeeded in generating a bacterium possessing a DNA in which thymine is replaced by the synthetic building block 5-Chlorouracil, a substance toxic for other organisms.

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ACS Synthetic Biology

A American Chemical Society anunciou o lançamento de uma nova
revista de artigos cient√≠ficos (revisada por pares), a ACS Synthetic Biology. O editor-chefe ser√° o Christopher A. Voigt, do MIT, e a revista publicar√° artigos de pesquisas de alta qualidade, cartas, notas t√©cnicas, tutoriais e revis√Ķes que nos far√£o entender melhor a organiza√ß√£o e a fun√ß√£o das c√©lulas, tecidos e organismos em seus sistemas. A revista √© particularmente interessada em estudos do design e s√≠ntese de novos circuitos gen√©ticos e produtos g√™nicos; m√©todos computacionais para o design de sistemas; e abordagens integrativas e aplicadas para o entendimento de doen√ßas e metabolismo. A revista come√ßar√° a aceitar submiss√Ķes em julho deste ano.

Alguns dos tópicos incluem * :

  • Design e otimiza√ß√£o de sistemas g√™nicos
  • Design de circuitos g√™nicos e seus princ√≠pios para sua organiza√ß√£o em programas
  • M√©todos computacionais para ajudar no design de sistemas g√™nicos
  • M√©todos experimentais para quantificar partes gen√©ticas, circuitos e fluxos metab√≥licos
  • Bibliotecas de partes gen√©ticas: sua cria√ß√£o, an√°lise, e representa√ß√£o ontol√≥gica
  • Engenharia de prote√≠nas incluindo o design computacional
  • Engenharia metab√≥lica e produ√ß√£o celular, incluindo convers√£o de biomassa
  • Engenharia e produ√ß√£o de produtos naturais
  • Aplica√ß√Ķes inovadoras e criativas de programa√ß√£o celular
  • Aplica√ß√Ķes m√©dicas, engenharia de tecidos, e a programa√ß√£o de c√©lulas terap√™uticas
  • Design e constru√ß√£o da ‚Äúc√©lula m√≠nima‚ÄĚ
  • Engenharia viral
  • Metodologias de s√≠ntese de DNA
  • Biologia de Sistemas e m√©todos para integrar m√ļltiplos dados

*(veja a lista completa no site, que não se limita aos tópicos mencionados)

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SB 5.0 РEncontro Internacional de Biologia Sintética e um breve histórico

Em julho do ano passado, cientistas do J. Craig Venter Institute¬†‚Äúcriaram‚ÄĚ a primeira c√©lula bacteriana sint√©tica e auto-replicante, controlada por um genoma quimicamente sintetizado e o an√ļncio foi feito em maio (veja o v√≠deo abaixo). A equipe sintetizou um cromossomo de 1,08 milh√Ķes de pares de bases a partir de um genoma modificado de Mycoplasma mycoides. A c√©lula sint√©tica recebeu o nome de Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 e √© a prova de que genomas podem ser¬†desenhados¬†(no sentido de designed)¬†em computadores, depois sintetizados quimicamente em um laborat√≥rio e inseridos em uma c√©lula, de forma a produzir uma nova c√©lula auto-replicante controlada apenas por um genoma sint√©tico.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=QHIocNOHd7A&feature=player_embedded]

A not√≠cia se espalhou pelo mundo em pouco tempo, ganhando fama, criando pol√™mica e dividindo opini√Ķes a respeito dos riscos e benef√≠cios potenciais de sua descoberta. Em resposta, o Presidente Barack Obama pediu para a “Presidential Commission for the Study of Bioethical Issuesavaliar o desenvolvimento e a √©tica da biologia sint√©tica e tecnologias emergentes, de forma a maximizar os benef√≠cios e minimizar os riscos. A Comiss√£o contou com o engajamento de cientistas, engenheiros, profissionais ligados √† √©tica, ci√™ncias sociais.

Agora em junho, cerca de 700 pessoas de 30 países participaram do 5ª Encontro Internacional de Biologia Sintética na Universidade de Stanford, que pelo que me parece é o mais importante nessa área. Havia cientistas superstars, estudantes, biólogos DIY, engenheiros, biólogos tradicionais, entre outros. O pessoal que segue nosso twitter ou a página do facebook ficou sabendo que a conferência foi transmitida ao vivo pela internet e viu como esse pessoal está batalhando para dar os próximos passos na synbio.

A cria√ß√£o da c√©lula sint√©tica abre portas para um futuro no qual bi√≥logos sint√©ticos poder√£o ‚Äúredesenhar‚ÄĚ (redesign) c√©lulas vivas para realizarem quaisquer tarefas desejadas. A maior parte das pesquisas atuais tem focado em bact√©rias que executam atividades semelhantes √†quelas que elas j√° fazem, por meio de processos e materiais que se parecem com aqueles utilizados naturalmente. Exemplos s√£o bact√©rias produtoras de combust√≠veis.

Os cientistas t√™m as ferramentas necess√°rias para editar uma sequ√™ncia gen√©tica existente em um computador, usar m√°quinas sintetizadoras de DNA para fabricar os fragmentos e uni-los em laborat√≥rio (Esse √© s√≥¬†um de v√°rios caminhos que bi√≥logos sint√©ticos est√£o tomando.) Mas ainda √© dif√≠cil predizer o que as c√©lulas far√£o depois de serem alteradas. Pesquisadores enfrentam desafios porque as c√©lulas tem um ‚Äúdesejo natural‚ÄĚ de crescerem e viverem √† sua maneira, mas elas precisam aprender a produzir algo √ļtil de uma forma eficiente.

Um dos maiores obstáculos reside na criação e montagem dos fragmentos de DNA que codificam para uma função particular e são sintetizados no laboratório. Fabricar esse DNA ainda é caro e requer tempo, e qualquer outra mudança que seja necessária demanda ainda mais tempo e dinheiro.

‚ÄúAlgumas sequ√™ncias s√£o sintetizadas em dois meses”, enquanto outras podem nem mesmo serem feitas, por raz√Ķes ainda n√£o entendidas, disse Reshma Shetty, co-fundadora do Ginkgo Bioworks, uma companhia que monta partes de DNA.

Pamela Silver, uma professora de biologia de sistemas da Universidade de Harvard, acredita que os biólogos do futuro poderão sentar na frente de um computador, planejar um experimento, e ter o DNA no dia seguinte. Para que a biologia sintética cumpra sua promessa, a síntese de DNA deve ser barata, rápida, previsível e acurada, além de ser disponível a todos, incluindo pesquisadores cujos laboratórios não tem equipamentos ou recursos apropriados. Felizmente, o custo da síntese de DNA, assim como o do sequenciamento de DNA, vem caindo rapidamente.

Retirado e adaptado de: What’s the Future of Synthetic Biology? por Katherine Bourzac

Para Saber Mais:

The Promise of Syn Bio (version 5.0)

First Self-Replicating, Synthetic Bacterial Cell Constructed by J. Craig Venter Institute Researchers 

Immaculate creation: birth of the first synthetic cell

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Document√°rio SynBio

Um grupo de cientistas da Field Test Film Corps¬†est√° desenvolvendo um document√°rio sobre synbio. O filme pretende abordar desde a ci√™ncia b√°sica da biologia molecular at√© as pesquisas atuais, assim como quest√Ķes √©ticas e defini√ß√£o da vida. Muito interessante, confira o andamento do projeto.

iGEM: International Genetically Engineered Machine competition

 

Ol√° pessoal,

Sou a Marianna, este é meu terceiro ano da graduação em Ciências Biológicas pela USP РUniversidade de São Paulo. Também sou aluna de iniciação científica na área de microbiologia aplicada e biotecnologia, no Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP.

Gostaria de comentar um pouco sobre um evento de Biologia Sintética que acontece anualmente e que é amplamente reconhecido pela comunidade científica: o iGEM.

Os participantes s√£o alunos de gradua√ß√£o, que, orientados por alunos mais experientes, encaram o desafio de compreender, projetar e implementar novos sistemas biol√≥gicos sint√©ticos utilizando partes-padr√£o de DNA e oper√°-los em c√©lulas vivas, com o objetivo de solucionar problemas no mundo (e.g. alimenta√ß√£o, energia, meio ambiente, medicina, processamento de informa√ß√Ķes), tendo como base princ√≠pios de engenharia. O Jamboree, no qual as equipes apresentam seus projetos e resultados, √© o maior evento de synbio no mundo, onde os estudantes s√£o premiados com trof√©us e medalhas em v√°rias categorias. O iGEM teve in√≠cio em Janeiro de 2003, e em 2004 tinha 5 equipes. Este n√ļmero vem crescendo, com 130 equipes em 2010.¬†Os estudantes recebem um kit com as melhores partes gen√©ticas dispon√≠veis no in√≠cio de cada competi√ß√£o e, posteriormente as partes que eles constru√≠ram v√£o para a ‚Äúcole√ß√£o de partes‚ÄĚ, onde no futuro outros estudantes podem fazer novas constru√ß√Ķes.

Exemplos de projetos de sucesso incluem:

-Codificação e armazenamento de dados em E. coli (bio-criptografia) (http://2010.igem.org/Team:Hong_Kong-CUHK)

-Resolu√ß√£o do quebra-cabe√ßas Sudoku por E. coli (processamento de informa√ß√Ķes) (http://2010.igem.org/Team:UT-Tokyo)

-Controle da ordem e sequ√™ncia de rea√ß√Ķes em uma via biossint√©tica em particular, de forma a aumentar a velocidade e efici√™ncia da rea√ß√£o (http://2010.igem.org/Team:Slovenia/PROJECT/introduction)

-Descontaminação de áreas com metais pesados (http://2010.igem.org/Team:Peking)

-Sensor de fertilidade do solo, de forma a mapear áreas com concentração de nutrientes, reduzindo malefícios ao meio ambiente e gastos de agricultores (http://2010.igem.org/Team:BCCS-Bristol)

– E. coli produtora de diferentes pigmentos em resposta a diferentes concentra√ß√Ķes de um indutor (http://2009.igem.org/Team:Cambridge)

-Construção de promotores sintéticos para permitir monitoramento de várias vias na célula (http://2009.igem.org/Team:Heidelberg)

РDesenvolvimento de uma vacina sintética composta de imunobricks, que estimulam formação de anticorpos (http://2008.igem.org/Team:Slovenia)

Desta forma, é possível perceber que mesmo alunos de graduação, utilizando técnicas aparentemente simples de biologia sintética, podem produzir resultados incríveis e extremamente aplicáveis.