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.

Deixem os radicais serem livres

Black_bloc

Eu tenho um amigo artista¬†que adora ver fractais¬†nas coisas – esses padr√Ķes que se repetem na natureza entre escalas macro e micro, sabe!? Esse meu amigo me fez pensar num fractal que beira uma piada infame: os radicais livres.

O escritor de sci-fi Isaac Asimov j√° fez compara√ß√£o parecida de popula√ß√Ķes humanas e de mol√©culas¬†e at√© que faz algum sentido. Pense bem: os radicais pol√≠ticos da nossa sociedade s√£o como mol√©culas inst√°veis, altamente reativas, cujas opini√Ķes e atitudes conseguem se alastrar rapidamente, colocando fogo em mentes e cora√ß√Ķes – e eventualmente em coisas. Em certo sentido poderia se dizer tamb√©m que frequentemente s√£o “fogo-de-palha”: o radicalismo disseminado se aquieta t√£o r√°pido quanto se alastra, com uma √°rea de a√ß√£o limitada. Em ambos os casos chamamos esses “altamente reativos e inst√°veis” sujeitos de “radicais livres”.

Radicais Livres versus Radicais Livres

Da mesma maneira que um radical pol√≠tico √© aquela pessoa que se torna “extrema” por carregar a convic√ß√£o muito forte de que h√° algo muito estranho na sociedade, os radicais livres tamb√©m t√™m algo incomum que os deixa extremamente reativos: el√©trons. Quando uma mol√©cula fica com um el√©tron desemparelhado (geralmente por quebra homol√≠tica de liga√ß√Ķes) ela se torna um radical, uma mol√©cula que n√£o est√° dentro da regra do octeto¬†e que por isso com muita pouca energia √© capaz de reagir com outras mol√©culas, formando novos radicais – igual seres humanos, s√≥ que com regras bem mais complexas.

Radicalizando contra os radicais

Como deu para perceber com os amigos e familiares com quem voc√™ talvez tenha brigado nessas √ļltimas elei√ß√Ķes, radicais geram radicalismos tamb√©m na “dire√ß√£o oposta”. Se a natureza √© uma das principais fontes de radicais livres, o radicalismo oposto √© a vida, que conseguiu sobreviver a opressores raios UV, raios gamma e os mais variados compostos oxidativos at√© se diversificar e milh√Ķes de anos depois acabar sendo capaz de ler esse texto. Talvez o melhor exemplo desse radicalismo anti-oxidativo que a vida se tornou s√£o as bact√©rias do g√™nero Deinococcus.

Deinococcus_radiodurans

Essa é a carinha da Deinococcus radiodurans.

Uma das bact√©rias mais famosas desse g√™nero √© a Deinococcus radiodurans, que sobrevive a uma quantidade de radia√ß√£o gamma (a mesma que gerou o √ćncr√≠vel Hulk) 20000 vezes maior do que a permitida para astronautas em miss√Ķes espaciais – e sem se tornar uma mutante. Isso s√≥ √© parte da grande caracter√≠stica das bact√©rias do g√™nero Deinococcus de “radicalizar” na prote√ß√£o a danos moleculares. No dano causado por radicais livres (danos oxidativos), que pode ser um efeito indireto da a√ß√£o dos raios gamma, as esp√©cies de Deinococcus possuem estrat√©gias que v√£o al√©m das usuais para se proteger de radicais livres: esses seres vivos diminuem seu tamanho celular eliminando √°gua; com menos √°gua, menor a probabilidade de se gerar esp√©cies reativas de oxig√™nio provenientes das mol√©culas de H2O, al√©m de “concentrar” o citosol de mol√©culas respons√°veis por reagir e “conter” esses radicais livres – sim, os antioxidantes – que existem em grande quantidade nas Deinococcus.

No ponto de vista de “engenheirar” solu√ß√Ķes biotecnol√≥gicas, entender os extremos √© uma maneira importante de entender como as coisas “normais” funcionam, e como podemos resolver problemas com esse conhecimento. √Č um jeito de entender a n√≥s mesmos. O mesmo vale para os radicais pol√≠ticos.

Radicais livres, “malvados” e naturais

Igual ao termo “black block”, os radicais livres qu√≠micos tamb√©m j√° s√£o populares. Hoje √© muito f√°cil encontrar embalagens de cosm√©ticos e de “alimentos saud√°veis” com os termos “antioxidantes naturais” que inibem os “radicais livres” – essas coisinhas qu√≠micas malvadas. A associa√ß√£o dos radicais livres com algo ruim √© natural porque est√£o intimamente relacionados com o envelhecimento e o c√Ęncer [3] – duas coisas muito cotadas para ganhar dinheiro de pesquisa, inclusive se for para estudar isso nas Deinococcus.

Al√©m de produzidos por radia√ß√£o, eles s√£o produtos naturais do nosso metabolismo aer√≥bio [4]. Desde quando a atmosfera terrestre passou a se tornar oxidante (por causa do oxig√™nio, h√°!) h√° milh√Ķes de anos [1], a vida come√ßou a se tornar esse joguinho cada vez mais complexo de conduzir el√©trons atrav√©s de mol√©culas estranhas. √Č como um circuito eletr√īnico, em que os caminhos de condu√ß√£o devem estar isolados uns dos outros para evitar curto-circuito e o dispositivo realizar sua fun√ß√£o. A c√©lula √© como um circuito com um isolamento quase perfeito, e √© essa pequena falta de isolamento que faz os el√©trons irem aonde n√£o devem, formando radicais livres [1].

Parte da “fun√ß√£o” desse fluxo eletr√īnico da c√©lula, no final das contas, √© armazenar informa√ß√£o. Voc√™ n√£o √© apenas um agregado aleat√≥rio de mol√©culas, voc√™ √© um agregado de mol√©culas com uma certa ordem e arranjo espec√≠ficos, e isso √© informa√ß√£o. O envelhecimento √© causado por perda dessa ordem ao longo do tempo, e os maiores culpados disso at√© agora s√£o os radicais livres. Eles reagem com o DNA podendo causar muta√ß√Ķes e est√£o associados diretamente com o encurtamento dos tel√īmeros [3]¬†(que √© uma esp√©cie de “medida” de idade celular). Essa perda de informa√ß√£o se d√° at√© de outra maneira (ainda mais literal) com a a√ß√£o dos radicais livres em prote√≠nas, como no caso do Alzheimer. Nesse caso os radicais livres contribuem para a forma√ß√£o de agregados proteicos t√≥xicos nas c√©lulas do c√©rebro, associados com o desencadeamento da doen√ßa.

O bom é o equilíbrio

Apesar da doen√ßa de Alzheimer, radicais livres no c√©rebro n√£o geram apenas danos. O radical livre √≥xido n√≠trico (NO) por exemplo, √© um neurotransmissor regulador cardiovascular muito potente – tanto que o Viagra interfere no mecanismo de regula√ß√£o mediado naturalmente pelo NO para ter seu efeito. A vis√£o dos radicais livres como simplesmente vil√Ķes come√ßou a mudar com o radical super√≥xido¬†(mol√©cula de oxig√™nio com um el√©tron a mais) que deixou de ser considerado meramente como um subproduto nocivo do metabolismo para ser uma das pe√ßas fundamentais na bioqu√≠mica do sistema imunol√≥gico. Hoje sabemos que v√°rios genes s√£o diretamente regulados por a√ß√£o de radicais livres que interagem com fatores de transcri√ß√£o para a ativa√ß√£o e/ou inibi√ß√£o da express√£o g√™nica [3], em outras palavras: os radicais livres n√£o s√£o meras fontes de dano que levam √† morte, mas est√£o profundamente ligados com a pr√≥pria regula√ß√£o da vida em si.

Indo de volta para a vis√£o macro do nosso “fractal”, os radicais pol√≠ticos teriam papel semelhante: s√£o mais do que membros “extremistas”. Eles est√£o ligados profundamente com a regula√ß√£o da pr√≥pria pol√≠tica¬† em si. S√£o, assim como os radicais livres qu√≠micos, algo do que a sociedade precisa se proteger mas ao mesmo tempo algo que faz parte do seu pr√≥prio sistema imunol√≥gico. S√£o os radicais que chamam a aten√ß√£o, seja para a direita ou para a esquerda, de que algo precisa ser debatido. S√£o os vistos como “radicais” que t√™m a coragem de entrar no campo cinzento da moralidade para redefini-lo com o tempo. Sobretudo, s√£o os radicais que s√£o a melhor indica√ß√£o da sa√ļde pol√≠tica: havendo um certo equil√≠brio e limites, s√£o a caricatura de uma pluralidade e flexibilidade pol√≠tica que uma democracia precisa ter.

Esse √© o meu ponto como advogado-do-diabo dos radicais livres. Precisamos entend√™-los como sujeitos de um equil√≠brio natural. Por isso, assim como √© errado chamar qualquer manifestante de “black block” sem ao menos saber o que √© isso, √© tamb√©m errado para radicais livres espec√≠ficos cham√°-los de “ROS” (reactive species of oxygen) sem saber direito o que de fato esses radicais fazem. √Č como a pesquisadora principal do CEPID Redoxoma, Ohara Augusto, menciona na newsletter do grupo:

…abrevia√ß√Ķes s√£o √ļteis quando t√™m significados espec√≠ficos. ROS n√£o √© verdadeiramente uma abrevia√ß√£o porque agrupa mol√©culas com propriedades qu√≠micas e biol√≥gicas completamente diferentes.

Ou seja: é errado colocar tudo num mesmo saco porque isso pode acabar atrapalhando o entendimento das coisas. Assim como posicionamentos políticos podem ter os mais variados espectros, os radicais livres podem ter as mais diferentes reatividades, estruturas e fontes de produção Рtornando-os na prática bem diferentes uns dos outros (veja na figura abaixo).

Tabela reatividade radicais

Todos s√£o “radicais”, mas com reatividades bem diferentes.

Bons ou maus, √ļteis ou in√ļteis, tudo isso depende do contexto, e o principal contexto √© entend√™-los melhor, saber como eles funcionam – sendo radicais qu√≠micos ou pol√≠ticos. Por isso, vamos parar de achar que a exist√™ncia de radicais √© algo errado. Independentemente do que achamos deles, a natureza √© muito mais do que esse preto-no-branco. Ela √© livre para ser esse incr√≠vel caos organizado – ent√£o deixem os radicais serem livres tamb√©m!

Referências

[1] McCord, Joe M. “The evolution of free radicals and oxidative stress.” The American journal of medicine 108.8 (2000): 652-659.

[2] Slade, Dea, and Miroslav Radman. “Oxidative stress resistance in Deinococcus radiodurans.” Microbiology and Molecular Biology Reviews 75.1 (2011): 133-191.

[3] Kim, Hyon Jeen, et al. “Modulation of redox-sensitive transcription factors by calorie restriction during aging.” Mechanisms of ageing and development 123.12 (2002): 1589-1595.

[4] Ohara Augusto and Sayuri Miyamoto. “Oxygen Radicals and Related Species”. Principles of Free Radical Biomedicine. Vol. 1, chapter II (2011).

Por que ATP!?

ResearchBlogging.org
A maioria das pessoas que sabe um pouquinho de bioqu√≠mica aprende que o ATP¬†√© a “moeda energ√©tica” da c√©lula. Maravilha. Mas aposto que se voc√™ perguntar o porqu√™ disso, a resposta-padr√£o vai ser: “√Č porque √© uma mol√©cula muito energ√©tica, presente em rea√ß√Ķes de cat√°lise e regula√ß√£o de diversas enzimas na c√©lula e bl√°-bl√°-bl√°…”. Lindo. Mas existem muitas mol√©culas muito energ√©ticas no universo, e argumentar que o ATP √© a “moeda energ√©tica” simplesmente porque as pessoas descobriram que na natureza ele est√° presente em v√°rias rea√ß√Ķes enzim√°ticas acaba sendo um jeito bastante sofisticado de dizer “porque sim, zequinha!”.

[youtube_sc url=”https://www.youtube.com/watch?v=8Wldlug58Kc”]

 

Como construir um regulador enzimático e transportador energético na célula!?

Seguindo o espírito de engenheirar o metabolismo, como poderíamos, conhecendo as características físico-químicas dos elementos e compostos químicos, construir algo que seja como o ATP: uma coisa que regule de maneira sistêmica as atividades enzimáticas da célula, armazene energia e que seja fácil de se armazenar e ao mesmo  de se usar!?

Bem, vamos pensar em energia como dinheiro: digamos que voc√™ seja rico, muito rico. Com muito dinheiro, a probabilidade de que voc√™ seja roubado √© bem maior. Para que voc√™ mantenha sua riqueza √© preciso que ela seja armazenada de um jeito “est√°vel” (doce ilus√£o, mas considere isso como verdade, ok?) e por isso voc√™ coloca o seu dinheiro no banco. Voc√™ precisa proteger seu dinheiro e ainda acess√°-lo facilmente – colocar tudo num ba√ļ e enterrar numa ilha desconhecida n√£o vai ajudar na funcionalidade do seu dinheiro.

O mesmo funciona para a nossa moeda energ√©tica: ela n√£o pode ser um composto cuja energia possa ser facilmente “roubada” por qualquer esp√©cie qu√≠mica, mas tamb√©m n√£o pode ser pouco reativa a ponto de n√£o conseguir regular a atividade enzim√°tica e a transmiss√£o energ√©tica. √Č preciso ter o controle desse “dinheiro” para gast√°-lo facilmente onde voc√™ precisa: na manuten√ß√£o da vida celular.

Ent√£o temos tr√™s coisas principais para a nossa mol√©cula-moeda-energ√©tica: ela precisa ser est√°vel o suficiente para que a energia n√£o se “esvaia” facilmente, n√£o t√£o est√°vel a ponto de ser dif√≠cil us√°-la e ainda reagir facilmente com prote√≠nas.

Candidatos

Sabemos experimentalmente que o fosfato do ATP é a molécula-moeda. Mas porque só ela? Será que não tem nenhuma outra molécula que poderia fazer isso? Não poderia existir nenhuma outra coisa (ou coisas) alternativa que pudesse substituir o ATP ou que possa estar fazendo a mesma coisa?

Para encontrar um substituto (ou equivalente) para o ATP é preciso explorar análogos estruturais e energéticos dessa molécula. Selecionei dois possíveis candidatos:

TriSulfonatosatp

Da mesma forma que o ATP √© um TriFosfato, porque ele n√£o poderia ser um trisulfonato? A estrutura √© bem similar e as energias das liga√ß√Ķes √©ter (a liga√ß√£o S – O – S) s√£o bem parecidas tamb√©m (veja). Al√©m disso, sabe-se que h√° res√≠duos de amino√°cidos que sofrem sulfoniza√ß√£o.

Arsênico

Do mesmo jeito que teorizam as diferentes maneiras da vida ter surgido no universo, porque n√£o arsenicopoder√≠amos ter um “ATP de Ars√™nico”!? O Ars√™nico fica logo abaixo do f√≥sforo na tabela peri√≥dica e por isso faz o mesmo n√ļmero de liga√ß√Ķes, al√©m de formar arsenato (e com isso diarsenatos e triarsenatos), de estrutura bem parecida com a do fosfato.

 

Que o melhor ganhe

As rea√ß√Ķes que o ATP faz s√£o rea√ß√Ķes de hidr√≥lise: um fosfato tem sua liga√ß√£o √©ter (O – P) quebrada resultando na fosforila√ß√£o de alguma coisa. Essa liga√ß√£o √© de alta energia (em termos bioqu√≠micos) e √© espont√Ęnea (delta G negativo). Rea√ß√Ķes n√£o termodinamicamente espont√Ęneas que passam por uma etapa de fosforila√ß√£o acabam se tornando espont√Ęneas na soma geral da energia livre, como por exemplo na fosforila√ß√£o da glicose:

fosforilação

(Imagem modificada da referência [6])

Apesar da rea√ß√£o de hidr√≥lise ser espont√Ęnea, a fosforila√ß√£o tem uma velocidade de rea√ß√£o suficientemente lenta para garantir a estabilidade que a “moeda energ√©tica” precisa para realizar rea√ß√Ķes √ļteis (n√£o que hidrolisar e simplesmente gerar calor seja de todo in√ļtil…).

Se eu conseguir mostrar que o arsenato ou o sulfonato são melhores em termos energéticos e cinéticos, um mundo novo de possibilidades bioquímicas se abrirá!

Pesquisei alguns dados na internet e montei a seguinte tabela:

Tabela

(Dados retirados das refs [1], [2], [3] e [4])

O qu√£o maior for a constante de hidr√≥lise (k) da rea√ß√£o, mais r√°pida ela ser√°. Com esses dados d√° para ver claramente que o fosfato √© um “banco energ√©tico” bem mais confi√°vel que os arsenato e o sulfato, sendo cerca de 100000 vezes mais est√°vel que estes dois √ļltimos – mantendo sua facilidade de “uso” energ√©tico com o delta G de hidr√≥lise negativo. O fosfato √©, al√©m disso, bem mais “rico” que os seus concorrentes.

O sulfato, apesar de ser um candidato tentador, √© bem mais dif√≠cil se “ser um ATP” como o¬† arsenato pode ser. N√£o consegui encontrar nenhuma mol√©cula como a proposta na imagem anterior, apenas dissulfonatos – e ainda n√£o ligados a uma adenosina! Mesmo que houvesse um “ATP de enxofre”, seria dif√≠cil que ele assumisse o papel de controle das atividades enzim√°ticas porque ele n√£o reage com res√≠duos de amino√°cidos t√£o bem como o arsenato e o fosfato.

O arsenato j√° ganhou espa√ßo na m√≠dia a algum tempo atr√°s com o suposto encontro de uma “vida baseada em ars√™nico” na terra. Existem de fato v√°rias enzimas que se ligam a arsenato e ele consegue substituir o fosfato em muitos casos, mas causando efeitos t√≥xicos na c√©lula ao competir com o fosfato para a fosforila√ß√£o de mol√©culas durante o catabolismo. Mesmo que houvesse um organismo em que a toxicidade fosse tolerada, a efici√™ncia do processo de “arseniza√ß√£o” seria p√≠fia: muitas mol√©culas apenas iriam hidrolisar espontaneamente de maneira “in√ļtil”, liberando calor – al√©m de tudo isso, eu nem preciso argumentar a quest√£o a abund√Ęncia do Ars√™nico no meio ambiente!

Não é porque sim!

Enfim, agora estou convencido do porqu√™ o ATP √© como √©: o f√≥sforo e as liga√ß√Ķes √©ter o fazem um composto √ļnico, com propriedades flex√≠veis e ideais para ser o transmissor de energia de compostos mais energ√©ticos do metabolismo at√© os menos energ√©ticos, fazendo rea√ß√Ķes termodinamicamente n√£o-espont√Ęneas acontecerem e regulando de maneira sist√™mica todo o conjunto de milhares de enzimas das c√©lulas que dependem da fosforila√ß√£o para alternarem entre seus estados ativos e inativos.

Portanto, da próxima vez que você não encontrar a resposta que queria, é melhor tentar construir o que você não entende Рafinal, qual seria melhor jeito de entender alguma coisa no final das contas!?

Referências

[1] Rosen, B., Ajees, A., & McDermott, T. (2011). Life and death with arsenic BioEssays, 33 (5), 350-357 DOI: 10.1002/bies.201100012

[2] Naiditch, Sam, and Don M. Yost. “The rate and mechanism of the hydrolysis of hydroxylamine disulfonate ion.”¬†Journal of the American Chemical Society63.8 (1941): 2123-2127.

[3] Bartell, Lawrence S., Lao-Sou Su, and Hsiukang Yow. “Lengths of phosphorus-oxygen and sulfur-oxygen bonds. Extended Hueckel molecular orbital examination of Cruickshank’s d. pi.-p. pi. picture.”¬†Inorganic Chemistry9.8 (1970): 1903-1912.

[4] Medzihradszky, K. F., et al. “O-sulfonation of serine and threonine Mass spectrometric detection and characterization of a new posttranslational modification in diverse proteins throughout the eukaryotes.”¬†Molecular & Cellular Proteomics¬†3.5 (2004): 429-440.

[5] Tabelas de Entalpias de Ligação

[6] Nelson, David L., Albert L. Lehninger, and Michael M. Cox. Lehninger principles of biochemistry. Macmillan, 2008.

FAQ #4 Onde colocar esses pedaços de DNA?

FAQ da Bioengenharia 4

‚ÄúNo genoma, n√©, d√™r!‚ÄĚ. Certo, mas como? E ser√° que o genoma √© o √ļnico lugar que podemos colocar esse novo pedacinho de DNA no micro-organismo que queremos modificar? N√£o! Existe outro lugar tamb√©m e ele se chama plasm√≠deo (quem j√° jogou BioShock vai soltar umas sinapses a mais agora).

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O plasm√≠deo √© um DNA circular presente em v√°rias esp√©cies de seres vivos e √© respons√°vel por conter informa√ß√Ķes valiosas envolvendo a sobreviv√™ncia do organismo a fatores externos (como por exemplo sua resist√™ncia a um antibi√≥tico), al√©m de ser o principal ator da transfer√™ncia horizontal de informa√ß√£o gen√©tica, ou seja, a passagem de um DNA funcional de um ser vivo para outro sem haver hereditariedade (√© a√≠ que o jogo BioShock extrapola isso para seres humanos).¬†Adivinha de onde veio a ideia de usar o plasm√≠deo como transmissor – “vetor” – de informa√ß√£o gen√©tica para modificar as c√©lulas? Veio exatamente desse mecanismo natural de realizar transfer√™ncia horizontal de genes que v√°rios micro-organismos possuem, ent√£o aproveitamos para fazer a transfer√™ncia das informa√ß√Ķes gen√©ticas que n√≥s queremos!

E se vamos usar plasm√≠deos √© preciso extra√≠-los tamb√©m!¬†Os plasm√≠deos s√£o mol√©culas de DNA assim como os pedacinhos obtidos a partir de um genoma, e multiplicados pela PCR, que vamos introduzir no microorganismo, mas aqui h√° uma etapa importante durante a¬†extra√ß√£o de DNA¬†onde √© feita a separa√ß√£o do conte√ļdo plasmidial do gen√īmico.

O vídeozinho abaixo tem uma animação no ínicio e depois mostra o procedimento do isolamento do plasmídeo em lab!

[youtube_sc url=”http://www.youtube.com/watch?v=8xEDEJ0DHFA”]

Por Otto Heringer e Viviane Siratuti.

FAQ #3 Como copiar o código em laboratório?

FAQ da Bioengenharia 3

Ah√°! Essa √© a pergunta que mudou a biotecnologia. At√© conseguirmos fazer isso, n√≥s (i.e. humanidade) passamos por um caminho bem interessante¬†envolvendo pr√™mios nobel e momentos epif√Ęnicos. O videozinho¬†explica muito melhor do que esse texto corrido como funciona a metodologia pra se fazer isso, a Rea√ß√£o em Cadeia da Polimerase (Polimerase Chain Reaction), o t√£o amado e odiado (quando simplesmente n√£o funciona) PCR!

[youtube_sc url=”http://www.youtube.com/watch?v=vmlLj1aLZ7s”]

Encurtando a hist√≥ria: usando uma enzima que trabalha ‚Äúsentando‚ÄĚ no molde de uma fita √ļnica de DNA, aquecimento e desaquecimento (para ‚Äúligar‚ÄĚ e ‚Äúdesligar‚ÄĚ essa enzima) e pedacinhos de nucleot√≠deo, conseguimos fazer milh√Ķes de c√≥pias de apenas uma √ļnica mol√©cula de DNA – √© por isso que o pessoal do CSI (o seriado) consegue uma grande informa√ß√£o gen√©tica usando apenas res√≠duos quase desprez√≠veis de material biol√≥gico.

 pcr

Por Otto Heringer e Viviane Siratuti.

FAQ #2 Como extrair um pedaço de DNA desejado?

FAQ da Bioengenharia 2

Queremos pegar um pedacinho codificante de DNA (respons√°vel por alguma caracter√≠stica no organismo) de um outro peda√ßo maior de DNA. OK, mas onde fica esse outro peda√ßo? Bem, existem peda√ßos disso praticamente a todo o seu redor. Onde h√° vida, h√° informa√ß√£o gen√©tica que pode ser ‚Äúpega‚ÄĚ. Extra√≠mos ele basicamente fazemos lavagens usando solventes de diferentes ‚Äúafinidades de dissolu√ß√£o‚ÄĚ (a grosso modo) com as biomol√©culas da c√©lula at√© restar o DNA.

Se voc√™ quer saber, existem at√© kits comerciais para se fazer isso (como por exemplo a imagem abaixo), s√£o os famigerados ‚Äúkits de miniprep‚ÄĚ. ‚ÄúMini‚ÄĚ porque em geral s√£o bastante usados kits que trabalham com pequenos volumes (microlitros), mas tamb√©m existem os kits de ‚Äúmidiprep‚ÄĚ e ‚Äúmaxiprep‚ÄĚ, para volumes maiores.

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Assista o vídeo caso você queira saber mais do processo (aviso: a realidade às vezes não é algo tão excitante como você imaginava).

[youtube_sc url=”http://www.youtube.com/watch?v=P12DPa-g8Ro”]

Aliás, se você ficou com vontade de extrair DNA em casa, é bem simples, clique aqui.

Por Otto Heringer e Viviane Siratuti.

O Brasil no iGEM América Latina 2013

E lá fomos nós de novo viajar em nome do futuro da Biotecnologia do Brasil. Não só a gente, Manaus e Minas estavam lá junto , e nós junto com eles, é claro. Para começar a contar como tudo rolou, vamos começar falando da gente, os brazucas:

Os Brazucas

Os Brazucas todos juntos.

Minas, Manaus e São Paulo em um só lugar.

Foi muito legal ver times do iGEM surgindo pelo Brasil. Bonito em dois sentidos: em rela√ß√£o √† UFMG que surgiu com um time quase que espont√Ęneamente, e em rela√ß√£o √† UFAM e cia, onde mant√≠nhamos contatos a tempos com o professor Carlos Gustavo, com quem pudemos ajudar e inspirar de alguma forma a criar uma iniciativa firme e forte l√° na regi√£o ainda bem florestada do pa√≠s.

O Pedr√£o e o Grande Carlos.

O Pedr√£o e o Grande Carlos.

Eu gostaria de escrever uma b√≠blia aqui sobre os projetos de cada um dos Brazucas, mas para o bem do leitor eu vou dar uma “resumida” (a minha “resumida”):

Manaus

Como j√° disse antes, n√≥s j√° √©ramos amigos deles bem antes de n√≥s todos os conhecermos pessoalmente. Al√©m de uma conversa antiga com o Instructor deles, o Marcelo Boreto desfrutou das del√≠cias de ser um f√≠sico manjador de modelagem de sistemas biol√≥gicos e ganhou uma viagem l√° para Manaus para dar um workshop de modelagem para o iGEM, comer doces de cupua√ßu e fazer amizade √† moda antiga (na “RL”) com pessoas e outras criaturas, como a Costinha, a pregui√ßa de Lab – as piadas e trocadilhos ficam a cargo do leitor.

Marcelo e Preguiça

O Marcelo num dia que tava com preguiça

A grande ideia do time amazonense foi bem interessante. Eles usaram duas grandes coisas em seu projeto:

  1. o fato de que o chassi Shewanella putrefaciens consegue transportar elétrons (de uma maneira ainda não bem descrita, diga-se de passagem Рia escrever um post sobre isso outro dia) para o meio externo de maneira a gerar eletricidade (esse time alemão do iGEM se deu muito bem com esse tema),
  1. e a ideia de que a fonte desses elétrons poderia vir da degradação de lipídeos, mais especificamente de óleo de cozinha usado.

A grande tarefa deles foi tentar reprimir um inidor da via metabólica de degradação de lipídeos que a torna não-constitutiva e superexpressar genes relacionados ao transporte de lipídeos para a célula. Bem esperto. Levaram bronze medal pra casa e de quebra o prêmio de best presentation, dá um orgulho que só desse povo de Manaus! Veja a wiki deles aqui.

UFMG

O time de minas foi o mais “brasileiro”dos brasileiros, na minha opini√£o – e n√£o, n√£o √© porque nosso time da USP tem estrangeiros. Foi o mais brasileiro porque surgiu do nada, na ra√ßa, na gana, sem desistir nunca, e conseguiu o que precisava para ir pra final bem melhor do que n√≥s: que √© ter resultados concretos da caracteriza√ß√£o dos BioBricks. Tamb√©m foi time mais emocionante que foi pra final, o da comemora√ß√£o mais intensa. Sim, eu vi l√°grimas em alguns olhos mineiros ap√≥s a divulga√ß√£o dos finalistas. Fiquei genuinamente feliz por eles, senti o Brasil representado ali, principalmente com aquele jeitinho mineiro “comequieto” de ser.

Lembrando ainda que deve ser dado a C√©sar o que √© de C√©sar: conhecendo o time mais de perto como pude, consegui perceber o papel crucial e integrativo de cada membro da equipe (principalmente com os que conversei: Mariana, Carlos, J√ļlio – esse √ļltimo, grande companheiro dos rol√™s chilenos), mas gostaria de fazer jus principalmente ao comedido Lucas, que pelo o que senti, com toda sua mineirice, foi um dos grandes basti√Ķes que deu “liga” ao grupo (n√£o √© a t√īa que ele √© um dos idealizadores da Liga M√©dia, h√°!) e eu acho que todo mundo deve saber disso – a n√£o ser que ele me censure aqui, hahaha.

Os Mineiros e alguns argentinos (créditos portenhos às fotos).

O projeto deles foi interessant√≠ssimo. No iGEM o tipo de projeto que d√° para ser feito no tempo curto da competi√ß√£o sem deixar de atingir bons resultados pr√°ticos √©, sem d√ļvida, envolvendo biodetectores. Com uma excelente escolha de projeto integrando o know-how dos labs dos professores envolvidos e dos alunos (al√©m de ser completamente vi√°vel, diga-se de passagem), a proposta de biodetec√ß√£o foi criar um m√©todo completamente novo de diagn√≥stico de s√≠ndrome coron√°ria aguda (SCA) – que, em outras palavras avacalhadoras, √© praticamente um “pr√©-infarto”. Eles miraram em tr√™s biomarcadores dessa s√≠ndrome: uma albumina¬†modificada que aparece no sangue durante a SCA, um pept√≠deo¬†que em altas concentra√ß√Ķes indica fal√™ncia card√≠aca e um metab√≥lito que recentemente foi comprovado como indicador para ACS. Dentre os tr√™s, o m√©todo de detec√ß√£o mais esperto foi o albumina modificada, em que eles usaram o fato de ela ter uma taxa de liga√ß√£o menor a metais do que a albumina saud√°vel; o metal que “sobra” (que no caso era cobalto) ativa um promotor indicando a presen√ßa do biomarcador. Legal n√©? Vale a pena dar uma olhada na wiki bonitinha deles.

USP

Bem, e a gente? Nós tentamos fazer um biodetector do Metanol seguindo a ideia de uns posts (esse, e esse) que fizemos aqui no blog lá no começo de 2013. Esse ano fizemos um projeto bem mais completo e focado que o ano passado. Produzimos muito mais em diversos pontos que me 2012 tínhamos deixado de lado: biossegurança, a wiki, design, Human Practices e prototipagem. Dê uma olhada na wiki que fizemos, aqui.

√Č n√≥is! Ou melhor, √© metan√≥is!

√Č n√≥is! Ou melhor, √© metan√≥is!

Tivemos muito mais financiamento e apoio por causa dos trabalhos de 2012 e conseguimos nos unir em um coletivo que deu certo (unindo ainda mais gente de mais lugares diferentes da USP). √Č claro que com tudo isso havia a press√£o para que ganh√°ssemos a medalha de ouro para ir pra Boston, e ela foi grande! Muita gente ficou desapontada com a nossa medalha de prata, mas n√£o se deve negar que eles foram incr√≠veis: para caracterizarmos os BioBricks (que fatalmente √© o que d√° a desejada medalha), recebemos a s√≠ntese no come√ßo de agosto para entregar os resultados no final de setembro, e detalhe: ningu√©m do grupo tinha expri√™ncia com Pichia e n√£o t√≠nhamos padronizado a metodologia de utiliza√ß√£o do equipamento medidor de fluoresc√™ncia. Mesmo assim conseguimos levar √† competi√ß√£o pelo menos um resultado de fluoresc√™ncia de uma das linhagens que quer√≠amos testar para a caracateriza√ß√£o das partes, foi uma maratona insana de 2 meses (e inclua a escrita da wiki e a prepara√ß√£o da apresenta√ß√£o e poster nisso).

A cl√°ssica Jamboree picture - um pouco menos verticalizada que o de costume.

A cl√°ssica Jamboree picture – um pouco menos verticalizada que o de costume.

O que ficou engasgado mesmo √© que no evento dever√≠amos ter levado o best model. A argumenta√ß√£o usada pelo Ju√≠z, de que “um bom modelo deve usar dados experimentais”, apesar de ser verdadeira n√£o deveria valer para a premia√ß√£o espec√≠fica da modelagem. Afinal o que sendo est√° avaliado? O Modelo trabalhando nas hip√≥teses fixadas ou os resultados? Dessa maneira, um grupo de modelagem poderia elaborar o modelo mais inteligente e inovador da competi√ß√£o e mesmo assim n√£o ser premiado se seus dados experimentais forem insuficientes.

Conversando com os Ju√≠zes ap√≥s a competi√ß√£o, nos contaram que ficamos em segundo lugar para os “Best Prizes” em bastante coisa (best p√īster, best natural part, best modelling). O que explica isso √© a grande met√°fora da galinhada: preparamos aquele banquete super organizado, lindo e completo, mas faltou matar a galinha – e a galinha √© caracterizar o BioBrick.

Os HighLights Latinos do Jamboree

Aquele momento em que você acha que está dando highlights demais.

Aquele momento em que você acha que está dando highlights demais.

O Jamboree foi excelente. Principalmente porque dessa vez providenciaram mais oxig√™nio no ar colocando o evento em Santiago (e n√£o a algumas dezenas de centenas de metros acima do n√≠vel do mar). Essa cidade √© maravilhosa, √© tudo lindo, bonito e bem organizado. O tr√Ęnsito √© bem diferente de Bogot√°; fiquei com a impress√£o de que √© um tr√Ęnsito que funciona, sabe!? D√° vontade de fugir do Brasil e morar l√°, ainda mais sabendo que h√° um grande incentivo para empreendedores estrangeiros por parte do governo chileno, com inclusive brasileiros j√° espertos disso.

Todos devidamente abastecidos com produtos derivados de "l√£-de-lhama" (ou seria alpaca?).

Todos devidamente abastecidos com produtos derivados de “l√£-de-lhama” (ou seria alpaca?).

Os outros times do iGEM mandaram muito bem, o nível dos resultados atingidos pelas equipes realmente melhorou bastante Рainda há uma estrada levando além do horizonte que distancia os resultados que os times do hemisfério norte  e sul conseguem obter, mas isso fica pra um post futuro. Os grandes highlights latinos que precisamos fazer são:

  • Equipe UC Chile: Escolheram um tema de projeto bastante ambicioso e muito interessante, o de microcompartimentos bacterianos gen√©ricos para realiza√ß√£o de rea√ß√Ķes “localizadas”, assim como um vac√ļolo (em “plantinhas”), peroxissomo e lipossomo – da√≠ o nome do projeto deles “whateverisisome”. Al√©m disso, criaram tamb√©m um jogo (s√≥ que n√£o de cartas) como Human Prcatices. A wiki deles ficou muito linda, veja s√≥.
  • Equipe colombiana Uniandes: A equipe latinoamericana mais experiente no iGEM veio com dois projetos para o Jamboree: um sensor de glucocortic√≥ides que poderia ser um “sensor de stress” e um sistema de absor√ß√£o de n√≠quel que poderia ser usado para biorremedia√ß√£o. O highlight aqui √© a movimenta√ß√£o eficiente das c√©lulas do chassi que eles usaram em dire√ß√£o a um campo magn√©tico relativamente fraco. A wiki deles est√° muito legal tamb√©m, d√™ uma olhada. Sinceramente: eu pensei que eles seriam finalistas.
  • Equipe de Buenos Aires: Apesar de a wiki deles¬†aparentemente n√£o ter sido terminada a tempo, esse foi o projeto mais bem ranqueado no evento. A apresenta√ß√£o deles foi sensacional e envolvente. Conseguiram caracterizar otimamente os promotores sens√≠veis a ars√™nico que usaram para propor um biodetector desse contaminante na √°gua. O highlight aqui foi a colabora√ß√£o do time mexicano da TecMonterrey e o prot√≥tipo que eles proporam para um biodetector comercial.
  • Equipe mexicana de TecMonterrey: O projeto desse time¬†era sobre a biodetec√ß√£o e tratamento de c√Ęncer. Os grandes highlights s√£o a caracteriza√ß√£o conjunta de algumas partes para o time argentino – fazendo com que eles detectassem uma concentra√ß√£o absurda de ars√™nico em um dos rios de Monterey e fossem reconhecidos pelo governo de l√° por isso – e uma Human Practices genial: al√©m de workshops e eventos promovidos pelo grupo (que incluem um TEDx), eles traduziram um manual para auto-examina√ß√£o de c√Ęncer de mama para dois mais falados dialetos ind√≠genas no pa√≠s – Otom√≠ e Zapoteco. Muit√≠ssimo legal!

√Č l√≥gico que houveram outros resultados muito legais que estou me controlando pra n√£o mencionar. Mas highlights s√£o highlights e n√£o d√° pra destacar tudo sen√£o acaba a tinta da minha marca-texto mental.

The Good Fight

Enfim. Após esse ano cheio de altos e baixos como todo bom ano deve ser, estamos satisfeitos. Apesar de não termos correspondido às expectativas pressurizantes de alguns, conseguimos fazer muito bem aquilo que é mais importante: estimular as pessoas a criarem, saírem da ordem natural da academia e quebrar as paredes dos silos que contém (sim, contém, e não contêm!) a interdisciplinariedade efetiva. E também, é claro, estimular esse tipo de iniciativa por aí, papel do synbiobrasil que foi devidamente reconhecido conversando com o juízes. E é extamente isso que estamos fazendo agora: queremos espalhar essa experiência para outros campus da USP e outras universidades, bem como em nos formalizar institucionalmente aqui no campus da capital como uma organização devidamente reconhecida.

E √© isso a√≠. Let’s keep fighting the good fight. ūüôā

No pr√≥ximo post (que ser√° depois de um descanso merecido de final de ano), vamos come√ßar a contar como foi incr√≠vel evento mundial nos EUA com os “enviados especiais” (aka. penetras) que mandamos pra l√°, inflitrados no time mineiro. E esperamos j√° poder fazer isso vestindo o site novo com esses textos!

Um jogo para acabar com preconceitos

Qual é a melhor maneira de passar uma informação pra uma pessoa!?

Como os comerciais, filmes e canais de televis√£o est√£o a√≠ pra comprovar, o entretenimento passa muito mais pra voc√™ do que mera divers√£o. √Č com essa ideia que ficamos pensando em como fazer as pessoas entenderem os conceitos e finalidades da abordagem da Biologia Sint√©tica. Como n√£o perdemos tempo para arrumar uma desculpa para nos divertir, criamos durante esse ano um jogo de cartas – inspirado em elementos de¬†Munchkin,¬†Bohnanza, Magic¬†e War¬†– para, al√©m de ensinar de uma maneira divertida sobre conceitos de microbiologia e biologia molecular, informar melhor as pessoas e acabar com certos preconceitos envolvendo microrganismos bioengenheirados.

E olha que legal: além de levarmos essa ideia como nossa Human Practices na competição internacional de máquinas geneticamente modificadas desse ano (e sermos bastante elogiados por esse trabalho), emplacamos primeiro lugar com o projeto na Olimpíada USP do Conhecimento!

primeiro lugar USP Conhecimento

√Č, senhora Sociedade, eu te disse que nossa brincadeira √© uma brincadeira s√©ria! T√£o s√©ria que esse projeto n√£o para aqui.

Game Crafter

O jogo estar√° dispon√≠vel para download (se voc√™ quiser imprimir a√≠ na sua casa) ou para compra atrav√©s do maravilhoso site “The Game Crafter“, que √© de uma empresa que imprime e vende jogos independentes, como o nosso. Desse jeito nosso jogo vai poder sempre fazer o que ele se prop√Ķe a fazer: ser jogado!

O jogo

O jogo funciona assim: cada jogador (até 4) escolhe uma carta de personagem personagem, como por exemplo o professor Fujita:

Senhor Fujita

OBS: procure o “easter egg”.

Como dá pra ver, cada pesquisador tem uma personalidade específica e um chassi com que desenvolve seus projetos. No caso o senhor Fujita é um pesquisador que não colabora muito mas bastante competente, trabalhando com a largamente usada Escherichia coli.

O grande objetivo do jogo √© construir primeiro que o seu colega um circuito g√™nico – afinal estamos falando de academia, minha gente! Para construir o circuito o jogador deve “criar”, acumular e trocar BioBricks, at√© que tenha a combina√ß√£o de Biobricks necess√°rios para completar o circuito, como por exemplo esse:

Carta Objetivo

OBS: nem todos os objetivos realmente podem ser feitos em alguns chassis.

Os Biobricks podem ser baixados com “pontos de metabolismo”, que √© a representa√ß√£o dos recursos metab√≥licos e energ√©ticos que o microrganismo tem para passar com sucesso pelo processo de transforma√ß√£o g√™nica de cada parte, a ser inserida sequencialmente na c√©lula (no exemplo anterior h√° 8 BioBricks).

A din√Ęmica das cartas se d√° quando elas ainda est√£o na sua m√£o e n√£o foram “baixadas” no organismo. H√° tamb√©m (no melhor estilo Munchkin – quem j√° jogou sabe do que estou falando!) cartas din√Ęmicas usadas por um jogador em si mesmo ou em outros jogadores, como essa abaixo:

Carta din√Ęmica

E, por √ļltimo, o √ļltimo elemento do jogo √© a t√£o temida aleatoriedade! Aquelas vari√°veis sem controle que sempre fazem seu experimento n√£o sair como voc√™ queria. Um jogador no final da rodada joga um dado: dependendo do n√ļmero tirado uma “carta aleat√≥ria” surge, ajudando ou prejudicando o ganho de pontos de metabolismo (que ocorre por rodada) dos chassis de cada pesquisador.

Cartas Aleatórias

Fizemos um overview do projeto num vídeo do youtube, dê uma olhada:

[youtube_sc url=” http://youtu.be/6Odd5-OKyHA”]
Quando o nosso novo site ficar pronto vamos ter um endere√ßo especial com o jogo, por enquanto fica aqui nossa promessa de acesso aberto a esse conte√ļdo. ūüôā

Acontece nos filmes, acontece na vida, acontece no Clube de Biologia Sintética

Este √© mais um projeto que surgiu das reuni√Ķes do Clube de Biologia Sint√©tica, feito por pessoas das mais diversas √°reas e que se conheceram no clube. Esse √© o objetivo principal do grupo: Reunir e ensinar pessoas de maneira divertida , integrar √°reas, criar projetos cient√≠ficos inovadores e criativos e, por fim, gerar impactos positivos na sociedade.

Voc√™ que compartilha dos nossos ideais, acompanhe nossas reuni√Ķes pessoalmente ou pelo ao vivo pelo streaming no nosso canal do youtube, ou ainda entre em contato pelo nosso email, canal do facebook e twitter!

As Incr√≠veis Novas Reuni√Ķes do Clube de Biologia Sint√©tica

bem vindo ao clube

√Č isso a√≠!¬†Depois de um sil√™ncio sepulcral no blog, uma medalha de prata no iGEM regional e mil projetos em andamento, retomamos oficialmente as reuni√Ķes do, agora “Incr√≠vel Novo Clube de Biologia Sint√©tica”.

“Mas, Otto, porque ele agora √© ‘Incr√≠vel’?”

Bem, na verdade eu n√£o sei. Sugiro que voc√™ compare√ßa para descobrirmos juntos. Mas eu juro de p√©s juntos que eu espero que seja incr√≠vel. Sabe porque? Porque vamos fazer tudo em um novo formato bem menos chato, mais participativo e… Com as transmiss√Ķes por YouTube funcionando!

As reuni√Ķes ter√£o duas partes: 20-30 minutos de uma apresenta√ß√£o tem√°tica pr√©-estabelecida e mais meia hora de reuni√£o aberta para qualquer um levantar uma discuss√£o, apresentar algo interessante que leu em algum lugar, divulgar uma ideia, dar not√≠cias de projetos ou propor um novo tema para as pr√≥ximas reuni√Ķes.

N√≥s at√© imprimimos cartazes lind√Ķes e espalhamos pela USP, olha s√≥:

fotos vivi cartaz

A nossa filosofia de grupo também ficou mais definida e coesa: não, não somos um bando de alunos que fica fazendo times para o iGEM, somos um bando de alunos que forma bandos de alunos que discutem biotecnologia Рe nesse processo, formamos espontaneamente equipes e grupos para diversas oportunidades (inclusive o iGEM).

Sobre o que de fato vocês planejam discutir?

Bem, at√© hoje discutimos projetos de bioengenharia, ou seja, envolvendo microrganismos geneticamente “engenheirados”. De novo: microrganismos, n√£o Beagles ou ratinhos! (At√© agora… Haha, BRINKS!)

Seguimos a abordagem da Biologia Sint√©tica nisso tudo, que √© tentar gerar metodologias e equipamentos mais baratos, r√°pidos e ainda precisos para fazer diversas coisas em biotecnologia, aplicando camadas de abstra√ß√£o (essa √© pra voc√™s, exatas) para desenvolvimento de ideias. E tudo se preocupando com as quest√Ķes √©ticas e, como costumamos chamar, de “Pr√°ticas Humanas”, envolvendo educa√ß√£o e informa√ß√£o sobre biotecnologia.

Portanto, estamos abertos a todos que querem fazer da Biologia uma ciência exata, na medida do possível Рsem deixar de se preocupar em como isso impactará a sociedade.

“Eu n√£o manjo nada de Bio. N√£o sei se vou aproveitar…”

Vai aproveitar sim! Somos um grupo interdisciplinar e vai ter muita gente que sabe o que você não sabe mas também você vai saber alguma coisa muito melhor do que muita gente também. Os conceitos de Biologia Molecular serão introduzidos durante os processos de discussão e nos preocuparemos que todos que não são da área possam entender Рda mesma maneira que, o Marcelo (também escritor do blog), fez esse semestre um minicurso de modelagem matemática de sistemas biológicos para quem é de biológicas entender modelagem. O importante é aprender fazendo!

Quem pode participar?

Você é de exatas e quer aprender mais de biotecnologia? Pode vir!

Voc√™ √© de biol√≥gicas e quer trabalhar de maneira “mais exata”? Venham a√≠!

Voc√™ √© de humanas? Venha tamb√©m pra colocar ju√≠zo e cr√≠tica nas nossas discuss√Ķes!

Enfim: todos interessados podem participar! Principalmente se voc√™ acha que pode fazer mais com sua criatividade e iniciativa. Traga suas ideias, projetos e discuss√Ķes!

O principal objetivo de tudo é: que seja divertido.

E também que todos aprendam nesse processo, é claro.

Quando e Onde!?

As reuni√Ķes ser√£o todas as quartas feiras, come√ßando nessa quarta, dia 30 de Outubro, das 18:30 √†s 19:30.

Tudo acontecerá, a priori, sempre na Biblioteca das Químicas, no campus da USP do Butantan, aqui:

Exibir mapa ampliado

E o resto?

Bem, ainda devemos divulgar muitas notícias (motivo pelo qual estivemos ocupados a ponto de deixar o blog paradão), dentre elas:

  • Teremos um site lindo e maravilhoso! N√£o seremos mais um blog que quer ser um site, mas um site que que tem um blog! (Ainda estaremos na plataforma do SBBr!)
  • Estamos discutindo oportunidades dentro da USP para maior apoio e formaliza√ß√£o da iniciativa. Divulgaremos em breve, caso tudo d√™ certo.
  • Sim, fomos no iGEM regional de novo esse ano! Levamos prata outra vez, mas ficamos felic√≠ssimos (t√°, muito felizes, felic√≠ssimos seria se f√īssemos todos pra Boston tamb√©m) com nosso trabalho, e principalmente, com o time brazuca da UFMG que emplacou o Brasil l√° em Boston esse ano! B√£o demais esse pessoal, seu!
  • Fizemos um jogo de cartas de biotecnologia envolvendo BioBricks! Ficou muito legal, deem uma olhada num preview das cartas:

pesquisador_fujita

Ainda estamos devendo um post bonitinho da experiência no iGEM deste ano, além de outros posts para ajudarem as outras iniciativas brasileiras que estão nascendo. Paciência, chegaremos lá, prometo!

Ent√£o, venham praticar uma desobedi√™ncia tecnol√≥gica e criativa, pessoal! Aqui vai ter gente boa igual a voc√™ pra se divertir com ci√™ncia, empreendedorismo e interdisciplinariedade. ūüôā