Uma experiência de Biologia Sintética no ensino médio paulistano.

Pelos caminhos tortuosos que s√≥ os bons colegas nos proporcionam, acabei convidado a participar de uma das experi√™ncias mais empolgantes dos √ļltimos tempos: uma tarde de apresenta√ß√Ķes e coment√°rios a respeitos dos TCCs de alunos do col√©gio Bandeirantes, na Zona Oeste de S√£o Paulo. At√© a√≠, nada que pare√ßa a princ√≠pio muito divertido, n√£o fossem as boas surpresas que me aguardavam.

Para contextualizar, o Colégio Bandeirantes possui um módulo de Biotecnologia coordenado pela professora Ana Cristina Camargo de São Pedro para os alunos do segundo ano do ensino médio. Nele são ensinados e discutidos assuntos pertinentes ao tema, inclusive utilizando de artigos e outros materiais científicos bastante novos e, ao fim, os alunos apresentam um projeto de biotecnologia com foco na resolução de um problema do mundo atual.

Saudosismo ao ver esse formato "trabalho em grupo"?

Saudosismo ao ver esse formato “trabalho em grupo no ensino m√©dio”, haha?

Nas apresenta√ß√Ķes, todas com o clima saudoso de ‚Äútrabalho em grupo‚ÄĚ dos tempos de col√©gio, ¬†aparecem projetos motivados por temas como polui√ß√£o mar√≠tima por petr√≥leo, obesidade, doen√ßas gen√©ticas, s√≠ntese de produtos complexos e afins. Algo natural visto que a biotecnologia √© o santo graal apontado para a maioria dos problemas que at√© ent√£o n√£o fomos capazes de responder satisfatoriamente.

Não vou detalhar todos os 5 projetos, mas um em especial me pareceu bastante interessante: A síntese de Paclitaxel por meio de GMOs. Paclitaxel é um produto quimioterápico cuja principal fonte é um fungo endofítico da árvore Taxus brevifolia, o Taxomyces andreanae, porém já foi encontrada em outros fungos também. A molécula é complexa e já é parcialmente sintetizada em E.coli e leveduras se aproveitando de vias de síntese de terpenos, mas sua síntese completa ainda não é feita em GMOs.

Taxus brevifolia РExtrair produtos de alto valor de suas fontes naturais as vezes não é a melhor estratégia.

O projeto basicamente consistia na transferência da via metabólica para uma bactéria para produção e posterior purificação em níveis farmacêuticos do produto. Apesar de sabermos que as coisas não funcionam de maneira simples assim, foi bastante interessante a abordagem pela similaridade com coisas que já vem sendo feitas, como a produção da artemisina. Talvez, penso eu, esta seja a estratégia mais segura para utilização de GMOs atualmente: isolamento completo de organismos para a produção de um produto desejado em ambientes controlados.

Ap√≥s a apresenta√ß√£o dos projetos, vejo os resultados de uma √≥tima prepara√ß√£o: o n√≠vel de detalhamento abarca bio√©tica, biosseguran√ßa, designe de circuitos g√™nicos, discuss√£o a respeito de diferentes chassis e etc. Ainda que √†s vezes de maneira inexperiente, o que n√£o desabona o esfor√ßo, vejo discuss√Ķes a respeito de diferentes estrat√©gias que conciliem os √īnus e b√īnus das novas abordagens criadas.

Estrutura molecular do Paclitaxel

Minha contribui√ß√£o restringiu-se mais a elevar um pouco o n√≠vel dos questionamentos √©ticos, de biosseguran√ßa e de propriedade intelectual/comercial que identifiquei nos projetos. N√£o apenas as pessoas eram novas, mas o assunto em si √© novo para a humanidade, o que leva a um n√≠vel ainda um pouco superficial das quest√Ķes que emergem dessa tecnologia. Desta maneira, ainda que de forma restrita, espero ter colocado ‚Äúbons empecilhos‚ÄĚ necess√°rios para a reflex√£o da bioengenharia em si.

Por fim, saio bastante satisfeito com o que vi. 20 e tantos jovens com o conhecimento suficiente para propagar uma visão menos preconceituosa da biotecnologia, capazes de pensar em projetos e nos desdobramentos dos mesmos, não importando que áreas forem seguir. Espero ainda que, caso algum dos alunos leia este texto, sinta-se orgulhoso do próprio trabalho e motivado a enfrentar o desafio de resolver problemas complexos como os apresentados.

Jamboré Brasil!

Jamboré

Quem diria. A um ano atrás estávamos nós fazendo vaquinha virtual pra levar o Brasil para a competição internacional de máquinas geneticamente modificadas e hoje, ainda na luta, podemos compartilhar o fardo herdado da Unicamp de representar a ciência tupiniquim no iGEM. Que lindo isso.

Mais lindo ainda √© que as equipes de Manaus, Belo Horizonte e S√£o Paulo s√£o amiguinhas! Numa das competi√ß√Ķes mais bizarras do mundo (o iGEM) o conceito de competi√ß√£o tamb√©m √© “distorcido”: ganha mais quem colabora mais – o “distorcido” deveria ser exatamente o contr√°rio na ci√™ncia mundial hoje em dia, mas deixa pra l√°! E √© por isso que n√≥s vamos nos reunir no primeiro encontro nacional de equipes do iGEM: para trocar experi√™ncias, fazer networking, se conhecer melhor e conversar bastante sobre coisas nerds, como Biologia Sint√©tica, √© claro. Afinal, a gente faz o que a gente ama, n√£o √© mesmo!?

Enfim! N√≥s das equipes do Brasil, que estamos aqui na ra√ßa, na gana, na teimosia pra fazer um Brasil e, “de tabela”, um mundo melhor, abrimos esse encontro de jovens interdisciplinares e amantes de biotecnologia para todo mundo! Sim, aqui na USP, em S√£o Paulo! √Č o “Jambor√©”! Porque Jamboree √© “nas gringa” [fora do pa√≠s], aqui √© Jambor√©!

Local e Data

Tudo vai acontecer neste s√°bado, dia 17 de Agosto, no Instituto de Qu√≠mica, no famigerado “Queijinho” (ou, Complexo Ana Rosa Kucinski, como foi rebatizado recentemente), sala A2. Veja o mapa aqui:

Visualizar Jamboré! em um mapa maior

Cronograma

As atividades v√£o ser de manh√£ e a tarde. Atividades infinitas!

Hor√°rio Atividade
10H – 10:30H Abertura: “Biologia Sint√©tica, iGEM e Brasil”
10:30 Р12:00 Apresentação dos projetos brasileiros no iGEM 2013
12H Р14H Almoço
14H Р15:30H Play-teste de Jogo de Cartas sobre Biologia Sintética
15:30H – 15:50H Coffee-Break
15:50H Р17H Mesa Redonda sobre a formação das equipes do iGEM no Brasil

 

Pessoas de todas as √°reas s√£o bem vindas. Aqui interdisciplinariedade (e discuss√Ķes estranhas) s√£o nossa especialidade. N√£o esperamos que voc√™ saiba nada de Biologia Molecular ou modelagem matem√°tica, para qualquer d√ļvida n√≥s vamos estar ali para ajudar. Ou a piorar. Depende do ponto de vista.

O evento é aberto a todos fora e dentro da comunidade USP. Então se quiser um programa nerd de qualidade esse final de semana, venha para a Cidade Universitária!

Nosso grito de independência energética ainda está atravessado na garganta

Produzido a partir da cana-de-a√ß√ļcar e conhecido pelos brasileiros h√° mais de 30 anos, o etanol foi a resposta nacional para a crise do petr√≥leo e a busca de um combust√≠vel mais limpo. Entretanto, para encher o tanque do seu carro, √© necess√°rio meia tonelada de cana. E mais: o etanol tem apenas 2/3 da efici√™ncia da gasolina e requer √°reas que poderiam ser empregadas para o plantio de alimentos. O Projeto Pr√≥-√Ālcool, criado na d√©cada de 70, parecia ser nosso grito de independ√™ncia na √°rea de energia automotiva. Mas este grito corre o risco de ficar atravessado na nossa garganta. Em 1975, uma tonelada de cana-de-a√ß√ļcar era capaz de produzir 65 litros de √°lcool.¬†¬†Quase quarenta anos depois, este n√ļmero subiu para apenas 90 litros.

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Em 2012, durante o encontro Rio +20, quarenta minivans abastecidas com etanol de segunda gera√ß√£o foram utlizadas no evento. A diferen√ßa do etanol de segunda gera√ß√£o √© que este pode ser fabricado a partir da celulose, presente em qualquer parte da planta, como baga√ßo, palha e folhas. Essa nova tecnologia deve aumentar em 40% a produ√ß√£o sem que haja crescimento da √°rea plantada e espera-se que atinja pre√ßos competitivos em 2016. Isso √© muito importante pois o plantio da cana no Brasil j√° ocupa 8,1 milh√Ķes de hectares, uma √°rea quase do tamanho de Portugal. A expans√£o desta cultura deslocaria pastos e outras planta√ß√Ķes para o interior do pa√≠s, intensificando o desmatamento, o uso de fertilizantes e o aumento dos pre√ßos.

imagesPor isso, diversas empresas, principalmente americanas, est√£o correndo atr√°s dos combust√≠veis conhecidos como ‚Äúdrop in fuels‚ÄĚ,¬†assim chamados pois utilizam a mesma infraestrutura de distribui√ß√£o e armazenamento dos combustiveis f√≥sseis e n√£o exigem altera√ß√Ķes no motor. A¬†start-up¬†Joule Unlimited pretende entregar o que eles chamam de¬†Liquid Fuel from the Sun‚ĄĘ usando¬†apenas tr√™s ingredientes: luz solar, CO2 e √°gua n√£o pot√°vel. Sem ocupar √°reas agr√≠colas, alimentos nem √°gua limpa, a empresa emprega cianobact√©rias geneticamente modificados para produzir lip√≠dios e carboidratos que podem ser convertidos em etanol, gasolina, diesel e combust√≠vel para avi√£o. A Audi est√° apostando nisso. Ela fez uma parceria com a Joule Unlimited para testar os combust√≠veis¬†Sunflow‚ĄĘ-E (etanol) e Sunflow‚ĄĘ-D (diesel)¬†e¬†¬†oferecer um transporte pessoal sem emiss√£o de CO2.Untitled4

Embora a primeira coisa que venha √† mente quando se fala em petr√≥leo seja combust√≠vel, ele na verdade est√° incorporado em muitos dos produtos que usamos no dia-a-dia. Fertilizantes, pesticidas, cimento, pl√°stico, produtos farmac√™uticos, roupas sint√©ticas s√£o apenas alguns itens que dependem dele. Por isso, para a LS9 (Life Sustain 9-Billion), ‚Äúo melhor substituto do petr√≥leo √© o petr√≥leo‚ÄĚ. A empresa que tem como co-fundador o cientista George Church est√° desenvolvendo uma¬†E. coli¬†capaz de produzir hidrocarbonetos sob medida utlizando uma variedade de fontes de carbono, como cana-de-a√ß√ļcar e milho. O objetivo maior √© desenvolver o micro-organismo para utilizar¬†polissacar√≠deos n√£o comest√≠veis ao inv√©s de fontes de alimento. A tecnologia permite que sejam selecionados o comprimento da cadeia carb√īnica, ramifica√ß√Ķes, satura√ß√£o e grupo funcional. O produto ent√£o formado √© secretado pela bact√©ria e permite que seja facilmente removido do meio de cultura. Um dos produtos da LS9, √© o¬†UltraClean DieselTM, que j√° recebeu aprova√ß√£o da EPA (Environment Protection Agency) para ser comercializado. Para a produ√ß√£o em massa a empresa adquiriu em 2010 uma planta de biodiesel em Okeechobee, na Florida onde pretende produzir incialmente entre 190 e 380 mil litros.

Mas o verdadeiro combust√≠vel de uma na√ß√£o n√£o √© o petr√≥leo, o etanol, a energia at√īmica ou solar, mas sim o capital financeiro e o capital humano que s√£o investidos em P&D. Este √© o caminho que temos que seguir. A biologia sint√©tica pode ajudar a solucionar muitos dos nossos problemas de modo eficiente, utilizando micro-organismos que n√£o dependam de terras ar√°veis, fontes de alimentos e √°gua pot√°vel para produzir hidrocarbonetos. Investir em pesquisas, em novas tecnologias, em empreendedores e profissionais brasileiros √© o que o pa√≠s precisa para dar seu verdadeiro e definitivo grito de independ√™ncia.

 

Referências:

Estratégias para tempos adversos.

Em tempos adversos √© comum haver muitas mudan√ßas e isto n√£o acontece somente com os humanos que saem as ruas, fazem guerra ou revolu√ß√£o. Na natureza observamos in√ļmeras estrat√©gias dos seres vivos para superar tempos dif√≠ceis, algumas bastante chocantes do ponto de vista humano, tais como infantic√≠dio ou canibalismo. E no mundo microsc√≥pio n√£o √© diferente.

Se voc√™ pensa que as bact√©rias morrem pac√≠ficas quando as condi√ß√Ķes n√£o s√£o favor√°veis voc√™ est√° bastante enganado. At√© mesmo para estes min√ļsculos seres unicelulares a vida pode ser complexa e cheias de decis√Ķes dif√≠ceis e estressantes a serem tomadas. Existem diversas estrat√©gias para lidar com tempos dif√≠ceis, tais como escassez de alimentos e danos ao DNA. Uma das estrat√©gias mais radicais e mais utilizadas quando a coisa est√° realmente feia √© formar esporos, uma resposta celular bastante complexa que envolve a ativa√ß√£o de mais de 500 genes ao longo de aproximadamente 10 horas. Este processo termina com a morte da c√©lula m√£e e a forma√ß√£o de uma c√©lula filha dormente com a capacidade de resistir a situa√ß√Ķes extremas como calor, radia√ß√£o e presen√ßa de substancias qu√≠micas. Por outro lado, durante este tempo o esporo n√£o pode tirar vantagem imediata de situa√ß√Ķes favor√°veis para se reproduzir.

Esporula√ß√£o √© uma tomada de decis√£o bastante complexa e que n√£o se inicia simplesmente com a escassez de alimentos, mas √© resultado de uma s√©rie de passos que podem ser descritas como decis√Ķes celulares sobre como lidar com o stress presente. Envolve, por exemplo, uma comunica√ß√£o entre as bact√©rias da mesma colonia por um mecanismo chamado de quorum sensing. Al√©m disto, antes da esporula√ß√£o, comumente as bact√©rias tentam outras t√°ticas como ativar um flagelo para buscar alimentos, secretar antibi√≥ticos e outras substancias na tentativa de destruir outros micr√≥bios competidores.¬† As c√©lulas tamb√©m checam uma s√©rie de condi√ß√Ķes internas antes de decidir esporular tais como a integridade do DNA cromossomal.

Mesmo quando a maior parte da colonia decide por esporular, o material gerado pela lise da membranas das c√©lulas que esporularam s√£o aproveitados por outras c√©lulas da colonia que, no caminho para esporular, entram no estado chamado de compet√™ncia, que consiste em abrir poros na membrana para facilitar a entrada de DNA ex√≥geno, que pode ser utilizado para reparo do DNA e eventualmente como fonte de informa√ß√£o gen√©tica que as ajudar√° a resistir ao momento. H√° ainda um outro caminho mais radical¬† tomado por algumas c√©lulas da col√īnia que consiste em secretar alguns fatores antibacterianos que faz com que c√©lulas irm√£s fiquem incapazes de esporular, causando inclusive a lise de sua membrana, em uma esp√©cie de canibalismo. Interessante notar que, sobre a perspectiva de teoria de jogos, a estrat√©gia de canibalismo seria predominante sobre a estrat√©gia de entrar em compet√™ncia, o que n√£o √© observado. Isto indica que possivelmente as c√©lulas em compet√™ncia s√£o imunes ao canibalismo, mas n√£o sabemos ainda se √© este o caso.

Modelos te√≥ricos/moleculares para este tipo de tomada de decis√Ķes normalmente consistem na integra√ß√£o de m√≥dulos g√™nicos formados principalmente por circuitos regulados por diversos fatores de transcri√ß√£o e micro RNAs. Estes tipos de sistemas g√™nicos tamb√©m desempenham um papel importante no desenvolvimento embrion√°rio e de c√©lulas cancer√≠genas, motivo pelo qual tem se dado muita aten√ß√£o a este tipo de estudo.

Referencias:

[1] Schultz, D., Wolynes, P. G., Jacob, E. B., & Onuchic, J. N. (2009). Deciding fate in adverse times: sporulation and competence in Bacillus subtilis. PNAS.
[2] Lu, M., Jolly, M. K., Gomoto, R., Huang, B., Onuchic, J. N., & Ben-Jacob, E. (2013). Tristability in Cancer Associated miRNA-TF Chimera Toggle Switch. The Journal of Physical Chemistry B.
[3] Stavropoulos, T., Schultz, D., Onuchic, J. N., & Ben Jacob, E. (2012). Breaking the Code of Bacteria Decision Making. Biophysical Journal.
[4] Ben-Jacob, E., S Coffey, D., & Levine, H. (2012). Bacterial survival strategies suggest rethinking cancer cooperativity. Trends in microbiology.

Minas Gerais no iGEM!

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Em 2012, dos 16 times da América Latina no iGEM, 6 eram do México. Achamos fascinante o fato deles terem feito um jamboree mexicano e sabiamos que o Brasil também tem estrutura para fazer algo semelhante. Finalmente, este ano temos pela primeira vez mais de um time na competição. Somos 3 times brasileiros, dos quais já falamos dos projetos do time da USP e da UFAM. Resta agora conhecer um pouco do terceiro time que representará o nosso país na competição competição que é da UFMG.

 

 Escrito por Marianna Kunrath Lima e Clara Guerra Duarte

Como tudo começou

Este será o primeiro ano em que uma equipe da UFMG irá participar do iGEM. A ideia de formar uma equipe veio do aluno de medicina Lucas Ribeiro. Ao ler e se interessar pelo evento, ele começou a procurar professores da UFMG que possuíam o perfil/currículo condizente com biologia sintética, que é a base do iGEM. Encontrou a Dr Liza Felicori, professora do Departamento de Bioquímica e Imunologia do ICB-UFMG, que possui experiência na área. E assim começaram os esforços para montar uma equipe da UFMG.

Em janeiro de 2013, foi feita uma palestra para os alunos de graduação e pós graduação interessados na competição. Foram selecionados 2 alunos da graduação de Ciências Biológicas, 1 aluno da graduação de Biomedicina, 1 aluno da graduação de Medicina, 1 aluno da graduação de Ciências da Computação, 1 aluna do Mestrado em Bioquímica e Imunologia, 1 aluno do Mestrado em Bioinformática, 1 aluno do Mestrado em Ciência da Computação, 1 pós-doutoranda em Bioinformática e 1 pós-doutoranda em Bioquímica e Imunologia. Também fazem parte da equipe as professoras Liza Felicori e Santuza Ribeiro, da Bioquímica e Imunologia, além do professor Omar Paranaíba, da Ciência da Computação.

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Logo que a equipe foi escolhida, iniciaram-se as reuni√Ķes, todas as ter√ßas-feiras, √†s 14 horas. Como o grupo √© bem ecl√©tico, foram necess√°rias reuni√Ķes introdut√≥rias, sobre assuntos b√°sicos de cada √°rea, para familiarizar os integrantes sobre temas que n√£o dominavam. Al√©m disso, v√°rias apresenta√ß√Ķes sobre projetos e equipes que participaram de iGEMs anteriores foram feitas, para entendermos bem a competi√ß√£o e termos ideias para o nosso projeto. Como somos pioneiros na universidade, tivemos alguma dificuldade. Ap√≥s dois meses de reuni√Ķes, brainstorms e depois de muito quebrar a cabe√ßa, conseguimos fechar uma ideia preliminar.

 

Projeto

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Decidimos desenvolver um projeto que levasse √† detec√ß√£o de marcadores biol√≥gicos progn√≥sticos de s√≠ndrome coronariana aguda. Problemas coronarianos t√™m se tornado cada vez mais frequentes na popula√ß√£o, devido aos h√°bitos sedent√°rios e √† m√° alimenta√ß√£o. Doen√ßas cardiovasculares levam a perdas econ√īmicas, al√©m do evidente preju√≠zo √† sa√ļde que culmina com a perda de vidas. Existem v√°rios testes diagn√≥sticos para estas enfermidades que utilizam biomarcadores, mas estes testes apenas confirmam a doen√ßa ap√≥s a ocorr√™ncia de um evento dr√°stico, como infarto ou angina, n√£o sendo capazes de prev√™-los. Assim, dada a import√Ęncia do desenvolvimento de ferramentas capazes de realizar o progn√≥stico de doen√ßas card√≠acas, nosso projeto baseia-se na ideia de detectar biomarcadores existentes no sangue de pacientes, sendo que estes marcadores permitem a constata√ß√£o pr√©via da doen√ßa, anteriormente a qualquer manifesta√ß√£o da mesma. Para realizar esta detec√ß√£o, ser√£o utilizadas bact√©rias Escherichia coli transformadas com plasm√≠deos que possuam biobricks capazes de ‚Äúsentir‚ÄĚ as entradas (biomarcadores) e biobricks capazes de gerar sa√≠das (fluoresc√™ncia) para estas entradas. Ser√° utilizada a integra√ß√£o dos sinais gerados por mais de um biomarcador, a fim de aumentar a acur√°cia do teste. O logo e o nome do projeto (Cardbio) j√° foram escolhidos.

fig2Para testarmos a aceita√ß√£o dessa ideia, bem como para recebermos cr√≠ticas e sugest√Ķes, apresentamos um semin√°rio na P√≥s Gradua√ß√£o em Bioqu√≠mica e Imunologia. Esse semin√°rio foi de grande valia para a equipe, ele serviu n√£o apenas para os prop√≥sitos citados acima, como tamb√©m para unir os integrantes, que tiveram que se esfor√ßar para criar uma boa apresenta√ß√£o e para embasar o projeto.

Desde então, vários progressos foram feitos. As modelagens computacionais já estão em andamento, os biobricks estão sendo desenhados, ganhamos uma nova integrante da graduação em Design Gráfico, estamos desenvolvendo meios de conseguir patrocínio e estamos correndo atrás do tempo, uma vez que nossa equipe começou um pouquinho atrasada em relação às demais equipes do iGEM. Temos uma página no Facebook e um blog em construção. Gostaríamos de convidar todos os leitores da SynbioBrasil e todos os iGEMers a contribuírem para o crescimento do nosso projeto, além de agradecermos à equipe da USP pela oportunidade de divulgarmos nossas ideias.

Sequenciamento em Marte

Tem gente que jura j√° ter visto discos voadores e at√© ter entrado em contato com extraterrestres. Verdade ou n√£o, esse √© um assunto que desperta curiosidade em muitos e medo em tantos outros. Ao contr√°rio do imagin√°rio popular, √© prov√°vel que os seres extraterrestres j√° tenham chegado na Terra h√° 4 bilh√Ķes de anos e que n√≥s evoluimos a partir deles. √Č isso o que sugere uma teoria conhecida como¬†panspermia.

Talvez não seja mais necessário esperar por alienígenas visitarem nosso planeta ou uma longa discussão sobre a veracidade dos organismos fossilizados encontrados em meteoritos para confirmar a existência de ETs. Em breve teremos acesso ao código genético de organismos marcianos, de acordo com a proposta de dois cientistas, Craig Venter e Jonathan Rothberg. Ambos estão em uma corrida, embora não declarada oficialmente, para sequenciar o DNA de possíveis formas de vida que existam ou existiram em Marte. Por isso, eles querem uma carona até o planeta vermelho para sequenciar possíveis formas de vida que possam encontrar por lá.

VenterA carona não é para eles, mas para o sequenciador que pretendem enviar. Venter está confiante que
encontrar√° formas de vida que contenham DNA em Marte, como afirmou em uma confer√™ncia da¬†Wired Health¬†no ano passado, em Nova York. Sua equipe est√° desenvolvendo e testando o que ele chama de ‚Äúteletransporte biol√≥gico‚ÄĚ. Um rob√ī que ser√° enviado para Marte capaz sequenciar o DNA encontrado no local, mesmo que seja de uma √ļnica c√©lula, e transmitir a sequ√™ncia do organismo extraterrestre para um computador aqui na Terra. De acordo com ele, testes j√° est√£o sendo feitos no deserto de Mojave, onde cientistas simulam as condi√ß√Ķes de explora√ß√£o do espa√ßo. Com o DNA digitalizado ser√° poss√≠vel ¬†sintetiz√°-lo, injet√°-lo em uma c√©lula universal receptora e dar vida a um ET. A entrevista completa sobre esse assunto pode ser assistida¬†aqui (11:00).

 

Ion Torrent

Correndo em outra frente est√° Jonathan Rothberg, fundador da Ion Torrent, em um projeto financiado ¬† ¬† pela NASA chamado SET-G (The Search for Extra-terrestrial Genomes) tamb√©m pretende sequenciar DNA no planeta vermelho. Para isso ser√° necess√°rio reduzir o tamanho de seu sequenciador de grande sucesso, o Ion¬†Personal Genome Machine, de trinta para apenas tr√™s quilos, viabilizando a viagem de milh√Ķes de quil√īmetros.

Mas por que n√£o trazer uma amostra de Marte? Tessi Kanavarioti, qu√≠mico envolvido no estudo de pedras que vieram da lua na d√©cada de 70, garante: ‚ÄúDevido a possibilidade de contamina√ß√£o, ningu√©m iria acreditar em voc√™‚ÄĚ. Foi o que aconteceu em 1971, quando astronautas da Apollo 12 trouxeram uma c√Ęmera de TV que ficou tr√™s anos na lua. Nela foi encontrada uma √ļnica bact√©ria¬†Streptococcus mitis. Muitos disseram se tratar de uma contamina√ß√£o, embora fosse apenas uma √ļnica bact√©ria. O micro-organismo estava dormente e ganhou vida novamente na Terra. Al√©m da contamina√ß√£o, o sequenciamento em Marte reduziria o tempo para obter essa amostra, caso ela fosse enviada para ser analisada por aqui.

Mas este √© um projeto de alto risco. As mol√©culas de DNA possuem uma meia-vida de 521 anos (tempo que leva para metade das liga√ß√Ķes fosfodi√©ster se romperem), portanto temos que acreditar que exista vida agora em Marte, ou organismos mortos h√° menos de 1,5 milh√Ķes de anos, caso contr√°rio os fragmentos encontrados seriam muito pequenos e n√£o trariam informa√ß√Ķes √ļteis. Al√©m disso, nada garante que as formas de vida que possam existir por l√° tenham os mesmos componentes do nosso DNA.

O espa√ßo parece um local improv√°vel de abrigar formas de vida como conhecemos, seja por conta da baixa temperatura, pouco oxig√™nio ou elevada radia√ß√£o. Mesmo sem foguetes podemos encontrar organismos que vivem em condi√ß√Ķes que n√£o consideramos favor√°veis. Esses organismos s√£o os extrem√≥filos, ou seja, eles adoram condi√ß√Ķes extremas de pH, salinidade, temperatura ou radia√ß√£o. Um caso interessante √© a bact√©ria¬†Deinococcus radiodurans,¬†encontrada vivendo dentro de reatores nucleares. √Č prov√°vel que esses sejam os tipos de organismos que possamos encontrar em outros planetas.

MarteAl√©m de micro-organismos que conseguem sobreviver em condi√ß√Ķes que consideramos extremas, novas
evid√™ncias obtidas pelo rob√ī Curiosity da NASA sugerem que o planeta j√° foi habit√°vel. A an√°lise de uma rocha sedimentar mostrou a presen√ßa de enxofre, nitrog√™nio, hidrog√™nio, oxig√™nio, f√≥sforo e carbono, o que aumenta as chances de um poss√≠vel sequenciamento dar certo.

Caso seja encontrado DNA, teremos mais evidências para sustentar a hipótese de que a vida não teve origem aqui na Terra e que ela pode ter evoluído de forma diferente em outros planetas. Uma próxima viagem para Marte está planejada pela NASA para 2018, mas nem Venter nem Rothberg tem lugar garantido ainda. O que torna a corrida ainda mais emocionante.

 

Referências:

Manaus no iGEM

A história do Brasil do iGEM começou em 2009 com a Unicamp, que também nos representou em 2011. Ano passado foi a vez do nosso time, da USP em parceria com a Unesp. Neste ano, ficamos muito felizes de saber que teremos mais times brasileiros na competição. Até o momento estão inscritos 3 times que representarão nosso país na competição!! E um deles é o time Manaus_Amazonas-Brazil.

Neste post vamos contar um pouco sobre o time do Amazonas e seu projeto. Diferentemente do time da USP, cuja iniciativa começou por parte dos estudantes, o time de Manaus começou por iniciativa do professor Carlos Nunes. Ano passado nosso time teve o prazer de conhecer o professor Carlos que acompanhou a competição para este ano montar um time na sua universidade.

Segue abaixo um pouco do time e de seu projeto, contado pelos próprios alunos integrantes:

Como tudo começou

No final do ano de 2012, gra√ßas ao incentivo do professor Carlos Nunes, come√ßamos a nos interessar pelo iGEM e a nos reunir. No in√≠cio, muitos n√£o tinham ideia de como fazer funcionar a din√Ęmica do grupo, muito menos como formar um, al√©m de qual projeto ir√≠amos propor.

Ap√≥s pesquisar e estudar os projetos das equipes anteriores e ter uma melhor no√ß√£o sobre a competi√ß√£o, come√ßamos a colocar nossa criatividade para funcionar e elaborar ideias/projetos bem distintos. N√£o foram poucas as inspira√ß√Ķes e chegamos a algumas propostas: a bact√©ria armadilha para o HIV (“Colitrap”), a detectora de Inc√™ndio (“Firebacter”), a jogadora de Pacman (“Pac-Coli”), a indicadora de temperatura (“TermoColi”), a espartana (“MagnetoColi”) e a escolhida, bact√©ria produtora de energia el√©trica (“Electrobacter”).

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O projeto

manausfig1O foco principal da Electrobacter é degradar gorduras de óleos de fritura residuais amplamente utilizados e descartados por redes de restaurantes para a geração de energia elétrica, pois os mesmos, quando são descartados inadequadamente, apresentam-se como um agente poluidor ao ambiente e o tratamento para eliminar esses poluentes requer o uso de produtos químicos tóxicos, além de o processo ser oneroso e pouco efetivo.
Apesar de já existirem alternativas para o aproveitamento dos óleos de fritura como a produção de sabão, o direcionamento de gorduras para geração de energia trará uma nova opção de bioenergia por meio da biorremediação.

A bact√©ria Shewanella amazonensis¬†que pretendemos utilizar √© capaz de fazer o transporte de el√©trons dispostos no meio, gerando eletricidade. A proposta √© melhor√°-la geneticamente para degradar estes √≥leos atrav√©s da ő≤-oxida√ß√£o (rea√ß√£o bioqu√≠mica de quebra de gorduras), potencializando a produ√ß√£o de el√©trons. ¬†O g√™nero Shewanella √© um grupo de bact√©rias que foram descobertas recentemente e os estudos sobre ela ainda s√£o escassos, principalmente na √°rea da biologia molecular, por√©m seu potencial n√£o s√≥ pela possibilidade de gera√ß√£o de energia, quanto pela sua habilidade de captar metais dispostos no meio.¬† Entre as possibilidades de como modifica-la, optamos por dois caminhos: modificar o repressor ou o promotor dessa via metab√≥lica. Tanto de uma forma quanto da outra, a ő≤-oxida√ß√£o ser√° poss√≠vel mesmo com a presen√ßa m√≠nima de glicose no meio, por√©m os efeitos dessa interven√ß√£o gen√©tica dever√£o ser estudados de perto para que n√£o tenhamos que sempre deix√°-la em condi√ß√Ķes de estresse.

Com esse o projeto de caráter ambiental e ecológico, estamos empolgados, determinados a participar do iGEM e ser o primeiro time a representar o estado do Amazonas.

 

As dificuldades

Infelizmente, não só de determinação e força de vontade vive um time do iGEM. Uma das principais dificuldades é pagar a inscrição do time na competição que custa em torno de 3 mil dólares, que paga não somente a inscrição como o envio das partes biologicas necessárias ao projeto e custos do evento. A universidade, bem como agências de fomento de pesquisa, não tem programas de apoio para uma competição como o iGEM. Ano passado, contamos com a colaboração de mais de 40 pessoas do mundo todo que nos apoiaram através do chamado crowdfunding.

Se você ficou triste pois perdeu a oportunidade de apoiar um time brasileiro a fazer ciência de uma forma inovadora e divertida, o time de Manaus está precisando de apoio e você pode colaborar por aqui.

 

Para saber mais sobre o grupo:

Veja o video do grupo

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Especula√ß√Ķes e Biologia Sint√©tica

images (1)Minha vontade de discutir e aprender biologia, especialmente tudo aquilo que envolve a palavra DNA já me acompanha antes mesmo de entrar na faculdade. A solução que encontrei para suprir essa vontade e viagens por esse mundo, até então feitas apenas acompanhado de meu computador foi prestar uma prova de seleção para dar aulas de biologia no cursinho da UNESP.

Comecei dar aulas em 2012 e o melhor, da matéria que mais gosto, citologia e genética, afinal, eu queria falar de células, DNA, Mendel e não sobre insetos que possuem três pares de patas e um de antenas.

Certo dia, v√©spera de feriado e com chuva, resolvi passar um filme para discuss√£o. O filme escolhido foi GATTACA. Ao final do filme, um aluno com os olhos arregalados que aparentavam demostrar grande interesse pelo assunto, levanta a m√£o e pergunta: ‚ÄúEsse tipo de previs√£o √© poss√≠vel?‚ÄĚ

[youtube_sc url=”http://www.youtube.com/watch?v=L8yYjKa36No”]

GATTACA trata-se de um filme hollywodiano de fic√ß√£o cient√≠fica, infelizmente n√£o poderemos prever a expectativa de uma pessoa ao nascer, mesmo uma d√©cada ap√≥s a conclus√£o do Projeto Genoma. Hoje sabemos que os organismos dependem de dois tipos de informa√ß√£o, uma delas √© o c√≥digo gen√©tico e a outra s√£o est√≠mulos recebidos do meio ambiente em que vivem, sobre o qual n√£o podemos fazer previs√Ķes.

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O Projeto Genoma Humano, considerado por muitos a bola de cristal do futuro, foi cercado de promessas e esperan√ßas da m√≠dia e de Wall Street para o lan√ßamento de medicamentos personalizados e previs√Ķes sobre riscos de doen√ßas como Alzheimer e c√Ęnceres. Tal projeto prometia revolucionar a medicina, ao estilo do filme de fic√ß√£o cient√≠fica.

Pouco mais de dez anos j√° se passaram desde sua conclus√£o, uma batalha inciada em 1990 travada entre a iniciativa p√ļblica e a privada, que chegou ao fim depois de tr√™s bilh√Ķes de pares de bases sequenciadas e tr√™s bilh√Ķes de d√≥lares gastos, al√©m de uma briga entre o famoso James Watson e Craig Venter, marinheiro nas horas vagas. Para Nicholas Wade do NYT, o projeto falhou e n√£o trouxe os benef√≠cios t√£o esperados.

Embora as promessas aguardadas por muitos n√£o chegaram, ele trouxe avan√ßos significativos para a √°rea da biologia. O Projeto Genoma Humano foi um projeto¬† interdisciplinar, contando com a participa√ß√£o de cientistas de diversas √°reas como computa√ß√£o, matem√°tica, biologia entre outras, al√©m da colabora√ß√£o de laborat√≥rios ao redor do mundo, inclusive do Brasil. Ele contribuiu significativamente para o avan√ßo na √°rea de biocomputa√ß√£o e nas t√©cnicas de sequenciamento de DNA, al√©m de permitir a democratiza√ß√£o da informa√ß√£o por meio do acesso gratuito ao sequenciamento humano e de diversos outros seres vivos. Genes agora n√£o precisam mais ser estudados de forma individual, hoje dispomos de uma extensa lista de partes biol√≥gicas que tem permitido o avan√ßo na √°rea de biologia de sistemas, que promete revolucionar o modo de tratar doen√ßas e o sistema de sa√ļde conhecido atualmente.

Tal fato nos faz refletir sobre as promessas em torno da √°rea de biologia sint√©tica, a qual acredita-se ser capaz de solucionar muitos de nossos problemas atuais como o elevado pre√ßo do petr√≥leo, desastres ambientais e uma popula√ß√£o cada vez maior para se alimentar. Ao inv√©s de manipular alguns genes de cada vez, como se tem feito a mais de tr√™s d√©cadas, gra√ßas a descoberta das enzimas de restri√ß√£o, o campo da biologia sint√©tica vai al√©m e tem como objetivo recodificar e redesenhar circuitos gen√©ticos. Parece n√£o haver limites do que podemos fazer, no entanto tais circuitos n√£o se comportam como circuitos eletr√īnicos. Sistemas assim costumam ter muita interfer√™ncia e comportamento imprevisivel, al√©m de estarem sujeitos a muta√ß√Ķes. Segundo o cientista Christopher Voigt, “A c√©lula √© uma esp√©cie de burrito, tudo dentro dela est√° misturado” e sujeito a uma variedade de rea√ß√Ķes bioqu√≠micas, tal complexidade tem limitado o tamanho dos circuitos criados. Drew Endy, um dos pioneiros do ramo, acredita que a biologia sint√©tica s√≥ atingir√° seu potencial quando os cientistas forem capaz de prever com exatid√£o como um circuito gen√©tico se comportar√° dentro de uma c√©lula. Para isso tem-se aplicado estrat√©gias de engenharia, como a padroniza√ß√£o, dissocia√ß√£o e a abstra√ß√£o.

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Promessas da Biologia Sintética

Outro problema enfrentado √© a caracteriza√ß√£o das partes biol√≥gicas. Embora o Registry of Standard Biological Parts possua mais de cinco mil partes dispon√≠veis, menos da metade tem seu funcionamento confirmado. Caracterizar algumas partes biol√≥gicas pode levar anos e n√£o gerar dados para uma publica√ß√£o. Na cultura do ‚Äúpublique ou pere√ßa‚ÄĚ, o que temos √© uma grande quantidade de trabalhos, por√©m com poucos dados reproduz√≠veis e √ļteis.

Embora o custo de sintese e sequenciamento tenham caido de forma significativa facilitando o avanço da área, não podemos negar que ainda há muitas pedras no caminho. Nosso conhecimento ainda é limitado mesmo para compreender por completo o comportamento de organismos mais simples como bactérias e fungos unicelulares. Assim como o projeto genoma a biologia sintética também está rodeada por especulação e não podemos dizer onde estaremos em dez anos. Mas uma coisa é certa, aprendemos a ler agora estamos escrevendo código genético.

Referências

  • The Promise and Perils of Synthetic BiologyJonathan B. Tucker and Raymond A. Zilinskas
  • Synthetic biology: from hype to impact – Timothy S. Gardner
  • Five hard truths for synthetic biology ‚Äď Roberta Kwok
  • Initial impact of the sequencing of the human genome ‚Äď Eric S. Lander
  • http://web.mit.edu/newsoffice/2012/complex-biological-circuit-1007.html

SynbioBrasil na Campus Party 2013 e no Grok Podcast!

Autores Colaboradores: Cau√£ Westmann e Jo√£o Molino

No dia 29 de janeiro fomos convidados para participar do evento Campus Party, no Parque Anhembi, SP, ‚Äúo maior acontecimento tecnol√≥gico do mundo‚ÄĚ segundo o site (discutiremos isso mais tarde…)! Criada h√° 16 anos na Espanha, ela atrai anualmente geeks, nerds, empreendedores, gamers, cientistas e muitos outros grupos criativos que se re√ļnem para acompanhar centenas de atividades sobre Inova√ß√£o, Ci√™ncia, Cultura e Entretenimento Digital.¬†O evento tem dura√ß√£o de 5 dias e um espa√ßo para acampamento que reuniu cerca de 8.000 ‚Äúcampuseiros‚ÄĚ em barracas.

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Mesa com o Carlos Hotta e o Mateus Lopes na Campus Party Рas pessoas por trás do começo do SynbioBrasil.

Nosso grupo foi convidado para participar de uma apresenta√ß√£o na sess√£o da Galileu (sim, a mesma da revista!), apresentando a Biologia Sint√©tica de forma sucinta e comparando-a com alguns aspectos operacionais da computa√ß√£o, buscando aproximar o p√ļblico com a √°rea. Os palestrantes foram o professor doutor da USP Carlos Hotta (IQ-USP) e o PhD em biotecnologia Mateus Schreiner Garcez Lopes (Brasken), dois grandes ponta de lan√ßa da Biologia Sint√©tica no Brasil que fizeram um √≥timo trabalho!
Bom, a apresenta√ß√£o ocorreu somente √†s 15h45min e como chegamos bem cedo, tivemos tempo suficiente para passear por muitos stands e apresenta√ß√Ķes no local. Grandes empresas patrocinaram o evento e marcaram sua presen√ßa por ali como Microsoft, Intel, IBM, Nvidia, Petrobr√°s, Vivo, Sebrae entre outras. Vimos centenas de computadores tunados, tem√°ticos (veja a foto da CPU mafiosa) e com configura√ß√Ķes de hardware extraordinariamente potentes; impressoras 3D e alas inteiras dedicadas a gamers. Entretanto, apesar dos 76 mil metros quadrados de √°rea dispon√≠vel do Parque Anhembi e do grande montante de investimentos envolvidos, o evento deixou muito a desejar…

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N√£o, n√£o √© uma m√°quina de doces do Scarface. √Č um CPU.

Primeira grande pisada de bola: n√£o havia uma rede de Wi-fi livre! √Č dif√≠cil de acreditar que um evento voltado para inova√ß√£o e tecnologia n√£o forne√ßa conex√Ķes sem fio abertas. Pois bem, s√≥ estavam disponibilizados cabos para conectar o computador √† rede, mas ¬†em uma era na qual tablets e outros port√°teis s√£o cada vez mais comuns, a aus√™ncia do Wi-fi prejudicou bastante nossas atividade e, principalmente, cobertura do evento! O Synbio Brasil que n√£o p√īde twittar nada durante o evento em decorr√™ncia disso. #chateado

Segundo, o espa√ßo foi subutilizado. Grandes √°reas eram destinadas a computadores que ficaram vazios na maior parte do tempo ou a grandes tel√Ķes que mostravam apenas as express√Ķes faciais de jogadores que competiam no evento. Al√©m disso, muitos dos stands apresentavam pouqu√≠ssimo conte√ļdo, ocupando seu espa√ßo com arcades, video-games, pinballs e m√°quinas de pegar bonequinhos de pel√ļcia. At√© um enorme espa√ßo reservado para um sorteio de autom√≥vel havia ali.
Por √ļltimo, houve certa desorganiza√ß√£o operacional, principalmente no que tange √† mobilidade do p√ļblico dentro do Parque. Havia uma divis√≥ria entre os setores que apresentava seguran√ßas e detectores de metais totalmente necess√°rios, mas com apenas uma passagem estreita para quem ia e vinha em sentidos opostos, gerando grandes filas desnecess√°rias.

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Pedro #chatiado por causa do wi-fi e de alguns estandes bobinhos. #GrumpyPedro

√Č claro que houve v√°rias atividades legais, como a palestra do 2¬į homem a pisar na lua, o ex-astronauta Edwin Buzz Aldrin,¬† e outros eventos com temas diversos sobre tecnologia, inova√ß√£o e empreendedorismo e tudo isso foi muito v√°lido. Muitas pessoas levaram suas ideias, produtos, computadores tunados, monitores triplos, jogos e programas e se beneficiaram muito da troca de experi√™ncias com os outros participantes. Ponto positivo novamente. Al√©m disso, √© importante ressaltar que ficamos apenas um dia no local e, por isso, opinamos sobre o que vimos apenas neste per√≠odo de tempo, n√£o conseguindo fazer um review sobre o evento como um todo.

O grande ponto forte da Campus Party desse ano foi promover o contato de milhares de pessoas para trocarem informa√ß√Ķes e experi√™ncias sobre os mais diversos assuntos e esse √© um caminho importante para o desenvolvimento educacional, cultural e tecnol√≥gico do pa√≠s. No entanto, senti que esse di√°logo t√£o enriquecedor foi bastante fraco quanto √† rela√ß√£o entre o p√ļblico e √†s empresas presentes.

Faltou algum elemento de coes√£o… A ideia de que os participantes seriam atra√≠dos apenas por brindes e entretenimento eletr√īnico foi um grande equ√≠voco. L√° n√£o estavam consumidores da velha defini√ß√£o capitalista, mas sim, felizmente, consumidores de ideias, pessoas inquisitivas e cheias de novas perspectivas. E para atender √†s suas demandas a log√≠stica claramente precisa se atualizar. Mas palma, palma, n√£o criemos cani√ßo (Chapolin et al, 1973)! N√£o h√° evento melhor do que a Campus Party para promover essa atualiza√ß√£o do sistema!

Desse modo, a experiência foi muito válida e esperamos estar lá novamente em 2014 com muitas novidades para ver e mostrar!

EDIT: Cheque aqui o vídeo da palestra no evento (Obrigado pelo link Mariana Fioravanti!):
[youtube_sc url=”http://www.youtube.com/watch?v=VSvin1OzzIU”]

GrokPodcast

grok

Recentemente, também, eu, Pedro Medeiros, e Otto Heringer pudemos ter a chance de participar do Grok Podcast. A página, sob comando de Carlos Brando e Rafael Rosa Fu, traz podcasts relacionados a tecnologia, principalmente tecnologia da informação, com podcasts nos quais profissionais explicam e discutem um determinado tópico de sua especialidade em uma série de episódios.

O termo Grok tem um significa curioso. De acordo com a pr√≥pria p√°gina ele √© proveniente do livro ‚ÄúUm estranho em uma terra estranha‚ÄĚ, de Robert Heinlein, e que dizer ‚ÄúEntender algo t√£o completa e profundamente que o observador e o objeto observado se tornam um s√≥‚ÄĚ, com certeza uma sensa√ß√£o da qual n√≥s, estudiosos apaixonados de um tema, adoramos estar pr√≥ximos(e um termo que, a partir de agora, passo a adotar)!

Tomei not√≠cia do GrokPodcast ainda em meados de 2012, quando pesquisava assuntos relacionados ao Arduino¬†e, por acaso, noticiei um cap√≠tulo cujo t√≠tulo era ‚ÄúSingularidade e Biologia Sint√©tica‚ÄĚ, na qual dois entusiastas conversavam sobre o tema. Entrei em contato e, depois de algum tempo e algum esfor√ßo t√©cnico, gravamos os epis√≥dios.

Estas foram mais duas a√ß√Ķes com o objetivo de divulgar e informar, gerando material de qualidade (assim espero, haha) em l√≠ngua portuguesa, tarefa na qual n√≥s do SynbioBrasil j√° nos dedicamos.

Abaixo vai o link do primeiro episódio do nosso podcast!

SynbioBrasil no GrokPodcast Parte 1!

Aventuras em Biologia Sintética

Drew Endy

Eu considero os quadrinhos como uma das formas mais interessantes de se narrar uma história. São também uma ótima forma de divulgar ciência de uma maneira didática e divertida.

Drew Endy um dos pais da biologia sintética (e do Registry of Parts), juntamente com Isadora Deese (ambos do MIT) elaboraram o quadrinho Adventures in Synthetic Biology. E tem mais: o quadrinho foi publicado no website da prestigiada revista Nature.

Confira Adventures in Synthetic Biology e aprenda de maneira didática o que são biobrick, PoPs, entre outros conceitos básicos.

 

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