O anúncio da produção da primeira célula biológica sintética por uma empresa de biotecnologia americana foi um espetáculo histórico pela mistura de feitos tecnológicos, científicos e midiáticos, tudo embrulhado pelo pano colorido da imaginação popular. O assunto apareceu em horário nobre nas TVs e nas manchetes de primeira página dos grandes jornais, o que não é comum em se tratando de proezas científicas.
Mas nesse caso, o comunicado do cientista Craig Venter, um pioneiro da iniciativa privada no sequenciamento do genoma humano, teve todos os ingredientes certos para hipnotizar a mídia: foram passos para criar desde um Frankenstein moderno que dispensaria o uso de cadáveres na sua construção, até promessas de projetar bactérias para comer a poluição.
O semanário inglês The Economist, que deu capa sobre o assunto em maio, observa que o evento não teve ajudante corcunda, nem o castelo sinistro envolto em tempestades do mito de Frankenstein, mas que o resultado foi a espetacular criação de algum tipo de vida do Prometeu moderno: o milagre da vida surrupiado dos deuses e legado aos mortais comuns.
Uma espécie autoreplicante
Rigorosamente, não foi um marco de ciência pura, mas sim, uma combinação rica de eventos significativos.
O fato pouco notado foi o de que a biologia molecular ganhou agora um novo empurrão da tecnologia, a prima mais espetaculosa da ciência pura. Agora pode se dizer que a biologia molecular conquistou uma ferramenta nova, mais poderosa que o microscópio. Para quem entende o mínimo de computação, foi o equivalente a trazer para o reino da biologia os recursos dos programas CAD/CAM, acrônimo para Design Ajudado por Computador e a Manufatura Ajudada por Computador. É um tipo de tecnologia consolidada que, em linhas gerais, ajuda arquitetos na construção de prédios sem precisar de maquetes físicas, ou ajuda as indústrias no projeto preciso de peças para manufaturar.
É um ótimo sinal de que a atividade científica está incorporando áreas antes estanques e que um progresso eminentemente técnico pode turbinar o avanço científico e teórico puros em áreas diversas, criando um ciclo virtuoso entre a ciência pura e a tecnologia. ‘Essa é a primeira célula sintética e a chamamos assim porque ela é totalmente derivada de um cromossomo sintético, feito com quatro garrafas de substâncias em um sintetizador químico, iniciado com informações de um computador. É a primeira espécie autoreplicante que temos no planeta, cuja paternidade está num computador’, explicou Craig Venter na coletiva de imprensa.
Átomos e bits
O que não faltou foram comentários metafóricos da célula sintética com a computação, como se fossem cápsulas celulares que dão boot ou ‘ligam’ com o genoma sintético assim como computadores que ‘carregam’ o material do disco rígido. Comentários assim seriam considerados ‘reducionistas’, ou mesmo materialistas vulgares, antes desse feito. No entanto, ninguém chiou das metáforas mecanicistas. ‘É maravilhoso quando você substitui o DNA software na célula. A célula imediatamente começa a ler esse novo software, começa a fazer um conjunto diferente de proteínas… e uma nova espécie aparece’, comemorou Venter.
É um grande exemplo daquilo que Nicholas Negroponte, autor de Vida Digital (Editora Companhia das Letras, ano 1995, R$48,00) chama de limiar de uma nova era. Em resumo, Venter comprou via internet sequências de genes, juntou tudo numa espécie de processador digital semelhante a um prosaico Word, emendou as pontas dos genes, formando um genoma puramente digital e excluiu alguns que julgou ser lixo evolucionário sem função. Até essa etapa não havia química envolvida, somente dados digitais de zeros e uns, encerrando a etapa de CAD (Design Ajudado por Computador).
A fase seguinte, da síntese, envolve o CAM (Manufatura Ajudada por Computador). Na memória do computador, fica o genoma digital formado por sequências de zeros e uns (os bits puros de Negroponte), e não os átomos das tradicionais letras químicas do DNA (timina, citosina, adenina e guanina). Assim como um processador de texto manda os sinais digitais para uma impressora de papel, ou o CAM manda as instruções para as máquinas de usinagem para obter uma peça de precisão milimétrica, Venter usou no final do processo um aparelho relativamente simples, chamado sequenciador de DNA, que enfileira numa espécia de colar as letras químicas C,T, G e A, formando um longo cordão químico. Ou seja, a máquina transforma a sequência de zeros e uns em um cordão de letras químicas. Vai da química dos átomos para a forma digital de bits e depois a edição volta para a forma química com a ‘impressão’ ou usinagem na ponta de saída. É parecido ao processo de analisar e editar uma música digitalizada em MP3 e depois tocá-la naqueles aparelhos como os famosos sintetizador Moog dos primórdios da música digital.
Partes de bactérias comedoras de poluição
Na fase de montagem digital do genoma sintético, os cientistas fazem tudo pela internet: encomendam num catálogo os genes de interesse, recebem por e-mail. Aí copiam e colam os trechos de interesse, num programa de edição de sequência de genes, dão a edição final como fariam com um texto copiado e editado da internet e mandam para a ‘impressão final’ às empresas especializadas que, por sedex, devolvem o genoma químico em forma de pequenos cassetes, prontos para serem inseridos numa célula oca para o consequente boot.
Existem empresas especializadas nesse serviço. No caso de Venter, as encomendas foram feitas à Blue Heron, que recebe os códigos digitais pela internet e os ‘imprime’ no formato químico de bases de DNA.
O genoma sintético vai funcionar como um ‘sistema operacional’, se duplicar (ou replicar, como dizem) e gerar milhões de células idênticas, sem necessitar da mesma célula oca do início. A tentativa original de Venter levou quase 20 anos e 40 milhões de dólares, mas agora do projeto (o design) e a prototipagem é questão de semanas – e lá se vai uma bactéria nova que só existia na forma digital de zeros e uns.
Será possível juntar, em breve, partes de bactérias comedoras de poluição com outras que sejam boas nadadoras. Fosse hoje, por exemplo, poderiam essas bactérias ir ao mar comer e degradar o petróleo derramado da Britsh Petroleum, ou criar outras que comam o bagaço de cana devolvendo como álcool de celulose (o Brasil que se cuide para os canaviais não ficarem obsoletos).
Uma ‘marca digital’ no DNA
Mas o feito não foi só tecnológico entre essas idas e vindas da biologia digital virtual e a sua forma química. Venter produziu uma ciência elegante antes desse final vitorioso. Numa primeira etapa, extraiu o genoma químico de uma bactéria que infecta cabras e introduziu esse genoma em outra bactéria prima, parente próxima, porém mais robusta e produtiva. Deu certo: ele ‘transmutou’ uma forma de vida em outra, que passou a produzir as proteínas da bactéria original. Estava provado que uma célula oca podia aceitar o material genético importado e fazer o boot das novas instruções, assim como um PC pode usar o HD (disco rígido) de outro PC, para funcionar normalmente.
Como toque final, para deixar claro que o organismo era sintético, a equipe de Venter ‘deletou’ genes que pareciam ser inúteis e ‘imprimiu’ no DNA uma ‘marca digital’ escrita num código inventado pela empresa para converter mensagens em inglês usando as letras das bases químicas de DNA. A célula de Venter, batizada de Mycoplasma Mycoides JCVI- syn 1.0 tem os nomes de 46 colaboradores e um endereço de e-mail. Quem decifrar o código de Venter pode mandar uma mensagem eletrônica para o endereço reivindicando algum tipo de prêmio – além da glória – ainda não revelado.
O genoma do JCVI – syn 1.0 tem ainda citações de três famosos cientistas, escritas em combinações das letras químicas. De James Joyce: ‘Viver, errar, cair, triunfar e recriar a vida a partir da vida’. De Robert Oppenheimer, um dos pais da bomba atômica: ‘Ver as coisas não como elas são, mas como poderiam ser’. E do físico Richard Feynmann: ‘O que não podemos construir não podemos entender’.
O genoma mínimo
Essas pesquisas são muito caras e o governo norte-americano não se arriscou a gastar rios de dinheiro e pessoal numa tentativa que poderia ser frustrada. Coragem e gosto pelo risco, no entanto, é o que não falta a Venter, um veterano da guerra do Vietnã que virou cientista e persistiu num cenário desanimador por muito tempo.
O futuro de Venter, arrisca o jornal britânico The Guardian, pode chegar ao faturamento dos trilhões de dólares com todas as aplicações de bactérias e organismos projetados no computador. E patenteados, é claro. A Synthetic Genomics, outra empresa do cientista, já solicitou 13 patentes dos processos envolvidos. No mínimo é uma forma de contornar as barreiras legais com o pedido de patente de coisas naturais como micróbios modificados. Pois os tribunais americanos e o serviço de patentes nos EUA têm se recusado dar patentes a genes naturais. Como o genoma de Venter é sintético, ele pode ser patenteado.
A Synthetics já tem um contrato com a Exxon para pesquisar algas produtoras de biocombustíveis no valor de 600 milhões de dólares, caso consigam torná-las ‘organismos superprodutivos’ com as manipulações genéticas. Existe também outro contrato com a farmacêutica multinacional Novartis, e com o Instituto Nacional de Saúde dos EUA, para ‘editar’ sinteticamente cada nova cepa anual de vacina de gripe ou de variantes, como a suína (H1N1), encurtando o processo de obtenção de vacinas de meses para dias. Esses avanços tecnológicos vão acelerar as conquistas da ciência pura. Se há pouco mais de duas décadas os primeiros sequenciamentos ou decifração de DNA eram feitos praticamente por trabalho manual de técnicos com uma produtividade de no máximo dez mil letras por dia, os equipamentos automatizados atuais leem 100 milhões por dia e uma nova geração de máquinas vai dar um salto ainda maior, permitindo que esse tipo de exame de diagnóstico seja coberto pelos planos de saúde – o que ainda não é uma boa ideia, pois os avanços da genômica ainda não produziram nenhum tipo de cura miraculosa.
A criação dessa célula semissintética, na verdade, não é o objetivo imediato mais importante de Venter, mas sim, o que ele chama de ‘prova de princípio’. A meta é criar um organismo sintético com o mínimo de instruções para replicar, ou seja, para ser considerado vivo. A célula JCVI- syn 1.0 logo terá sua versão syn 2.0 e, ao contrário do que acontece em softwares com versões superiores, terá conteúdo menor e mais enxuto. A célula trabalhada por Venter já era o menor organismo vivo conhecido, capaz de produzir apenas 485 proteínas com um genoma de aproximadamente um milhão de letras químicas enfileiradas (o humano tem 4 bilhões).
Esse genoma mínimo – ideia que já foi patenteada por Venter – seria uma espécie de ‘chassi’ de aplicações gerais no qual poderia ser adicionado todo tipo de funções planejadas. Evidentemente, todo pesquisador que testasse uma nova bactéria útil pagaria direitos autorais pelo uso. É claro que muita gente vê nisso o embrião de outro oligopólio, ao estilo Microsoft, de Bill Gates, ou da Apple, de Steve Jobs.
A próxima geração da bioengenharia
Mas existe uma alternativa. Alguns grupos de pesquisa criaram um movimento de ‘códigos abertos’ na pesquisa e trabalho com esses genes de domínio público. Uma espécie de Linux, o sistema operacional livre, concorrente do Windows, formado por militantes da biologia molecular. Esse tipo de atividade já existe, é claro, nas universidades e centros de pesquisas, além dos pequenos empreendimentos de alta tecnologia e no crescente número de revistas e publicações especializadas. Mas são todas direcionadas pelas práticas tradicionais de pesquisas.
No fim do ano passado, perto de 800 pessoas se reuniram no campus do MIT (Massachusetts Institute of Technology) para trocar experiências na área de biologia molecular e genética. O toque invulgar é que quase todos os participantes eram estudantes, e não cientistas com altas graduações acadêmicas. Eles participavam de uma Competição Internacional de Máquinas Geneticamente Projetadas (iGEM, no acrônimo inglês), com um objetivo pouco modesto: revolucionar a engenharia da biologia. Além de ser uma tentativa pedagógica de cooptar jovens talentos, a iniciativa visa a criar um enfoque completamente novo na engenharia genética.
A ideia é criar ‘peças’ padronizadas dos dispositivos biológicos a nível molecular ou genético, que possam ser ‘montadas’ segundo regras e protocolos claramente definidos em ‘manuais’ de instruções.
Esse tipo de padronização foi decisivo para disparar a revolução industrial em escala global. Na sua visão mais comum, foi necessária uma padronização mundial para que coisas relativamente simples funcionassem conforme o esperado. Ou seja, para que parafusos de tamanho padronizados enroscassem com precisão em porcas produzidas em outras fábricas. Ou que lâmpadas acendessem com voltagens padronizadas em qualquer lugar do planeta.
No caso da biologia, os equivalentes de porcas e parafusos ainda estão sendo definidos quase empiricamente nessa iniciativa dos estudantes arregimentados pelo MIT. Essas ‘peças’ são simples como genes que produzem moléculas que grudam em trechos determinados do DNA, ou outras mais complexas, como as que realizam funções como ligar, desligar ou superativar genes. Essas peças, em estágio de padronização, são clonadas e enviadas a todos os estudantes inscritos na competição, para que possam ‘montar’ ‘dispositivos’ biológicos, da mesma maneira que os jovens da primeira metade do século passado montavam rádios e aparelhos eletrônicos a partir de montes de resistências, capacitores, transformadores, válvulas e transistores produzidos de forma padronizada.
Essas peças foram batizadas como ‘biotijolos’ ou biobricks. Uma das padronizações é que cada um desses biotijolos básicos começa e termina com sequências de DNAs iguais, de modo que elas podem ser ligadas rapidamente às outras peças, de modo parecido às peças do jogo de dominó, formando sequências complicadas.
Pode parecer modesto ou indigno de aparecer nas páginas das revistas especializadas, ou mesmo capaz de levantar capital para aventuras em empresas hightech, mas é um entusiasmado movimento estudantil que pode forjar toda um nova mentalidade da próxima geração de gênios da bioengenharia.
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Jornalista