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

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

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

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

Sequenciamento e Síntese de DNA РPreço por base

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

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

 

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

 

Referências:

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

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

 

CRISPR: nova e revolucionária técnica para edição de genoma


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Ter o genoma sequenciado por apenas 1000 dólares em breve será uma realidade. E não é somente ler o genoma que está se tornando cada vez mais acessível, descobertas recentes resultaram em uma nova ferramenta de edição de genoma que promete revolucionar a pesquisa médica e o tratamento de algumas doenças. Este mecanismo, chamado de CRISPR, é baseado num sistema de defesa contra vírus, uma espécie de sistema imunológico, encontrado em bactérias. E mais uma aprendemos algo interessante com estes seres unicelulares (discutimos num post anterior como bactérias podem ajudar a combater o cancer).

Editando o genoma para curar doenças

Tornar o tratamento de desordens gen√©ticas √© sem d√ļvida uma das mais excitantes possibilidades desta nova t√©cnica, principalmente disordens causadas por uma ou poucas muta√ß√Ķes, tais como doen√ßa de¬†Huntington. Para comprovar que isto pode ser feito, cientistas do MIT, em experimentos em camundongos, conseguiram curar em uma doen√ßa rara que ataca o f√≠gado e √© causado pela muta√ß√£o de apenas um par de base de DNA. Esta doen√ßa, que tamb√©m ocorre em humanos, afeta 1 em cada 100.000 pessoas e consiste na falha da quebra do amino√°cido tirosina que acumula e afeta o funcionamento do f√≠gado. Utilizando a t√©cnica de CRISPR os cientistas conseguiram corrigir o gene para 1 em cada 250 c√©lulas do figado (hepat√≥citos) dos camundongos. Depois de 30 dias estas c√©lulas proliferaram e substituiram parte das c√©lulas com o gene defeituoso chegando a um ter√ßo da popula√ß√£o total de c√©lulas, o que foi suficiente para curar a doen√ßa. Veja o artigo publicado na Nature.

Mecanismo básico das ferramentas de edição de genoma

crisprBasicamente, o mecanismo de edição de genoma consiste em um sistema para reconhecer o sítio onde haverá a mudança combinado a um mecanismo de corte do DNA (nucleases). Uma vez reconhecido o local de corte as nucleases agem fazendo um corte nas duas fitas do DNA. Uma vez cortado, mecanismos de reparação do genoma tendem a juntar as fitas novamente e neste processo um pedaço de DNA pode ser removido ou até mesmo trocado por outro pedaço de DNA.

As primeiras técnicas desenvolvidas, tanto Zinc finger nucleases quanto TALEN, utilizam proteínas para reconhecer o sítio de corte no genoma. Proteínas são pesadas e díficeis de projetar, diferentemente de RNA que pode ser facilmente sintetizado. E é aí que está a grande inovação da técnica de CRISPR, em utilizar pequenos pedaços de RNA para identificar o sítio de corte, o que torna a técnica simples e de baixo custo.

Recomendo os seguintes v√≠deos/anima√ß√Ķes para uma ilustra√ß√£o do mecanismo de edi√ß√£o de genomas. O primeiro video (em ingl√™s) fala um pouco sobre os mecanismos gerais destas t√©cnicas. O segundo v√≠deo (tamb√©m em ingl√™s) ilustra o mecanismo baseado na CRISPR.

Referência:

Cong, Le, et al. “Multiplex genome engineering using CRISPR/Cas systems.”Science¬†339.6121 (2013): 819-823.

Hwang, Woong Y., et al. “Efficient genome editing in zebrafish using a CRISPR-Cas system.”¬†Nature biotechnology¬†31.3 (2013): 227-229.