Biologia sintética: uma possível revolução da Biotecnologia

Introdução

Desde a antiguidade o ser humano discute hipóteses sobre a transmissão de características de um indivíduo para seus descendentes. Filósofos como Aristóteles (384-322 a.C) e Hipócrates (460 -370 a.C) defendiam a ideia da pangênese, onde cada parte do corpo de um ser vivo produz uma gêmula com as informações dessa parte ou órgão, sendo elas repassadas aos órgãos reprodutores e transmitidas aos descendentes. Essa ideia permeou o meio cientifico por muito tempo, influenciando pesquisadores como Lamarck (1744-1829) em estudos da evolução dos seres vivos.

Para o surgimento da Biologia Sintética e suas aplicações, foi necessário que as ideias a respeito da hereditariedade evoluíssem bastante, iniciada com a descoberta do gene, ideia proposta em 1909 pelo cientista dinamarquês Johannsen (1857-1927). Além disso, o modelo da molécula de DNA apresentado em 1952 por James Watson e Franics Crick, o Projeto Genoma Humano iniciado na década de 1990, o avanço no uso da tecnologia do DNA recombinante aliado ao desenvolvimento e a aplicação da computação, foram fatores importantes para o crescimento dessa área. (SANTOS; AGUILAR; ARGEL, 2010)⁠

O desenvolvimento da Biologia Sintética

“Definir ou caracterizar a biologia sintética tornou-se um foco importante de discussão entre os pesquisadores. Três caracterizações da biologia sintética fornecem uma visão sobre estes debates. Benner e Sismour identificam duas grandes classes de biólogos sintéticos. O foco da primeira classe é na montagem de componentes não-naturais ou sintéticos para criar sistemas químicos que suportam a evolução darwiniana ou biológica. A segunda classe são informados pela engenharia e se concentram em extrair peças intercambiáveis entre os sistemas vivos para criar unidades e dispositivos que podem ou não ser análogas com sistemas biológicos existentes (Benner e Sismour 2005: 553). Ambas as classes se concentram na síntese química de componentes biológicos que variam de circuitos de genes de genomas inteiros. No entanto, os primeiros estam preocupado com a compreensão da biologia "natural", enquanto os últimos se concentram na engenharia.” Fonte : (PAUL OLDHAM CORREIO; HALL; BURTON, 2012)

As origens da genômica sintética ou Biologia Sintética remetem a 1961 e 1999, sendo marcante o ano de 1961 devido o artigo de François Jacob e Jacques Monod com suas descobertas a respeito do controle genético, ganhando o premio nobel de 1965 (NOBELPRIZE, 2014)⁠.

Em 1968 Hamilton Smith fez a descoberta das enzimas de restrição, que têm a capacidade de cortar o DNA em sequências específicas, fato que marca o provável incio da Engenharia Genética. Porém, o domínio dessa técnica na utilização de transferência de genes teve uma importante influência de Herbert Boyer e Stanley Cohen que em 1972 propuseram que se dois pedaços de DNA fossem cortados pela mesma enzima de restrição poderiam ser colados em organismos diferentes. (CUNHA, 2014)⁠

A biologia desde seu principio é fundamentada na observação e estudo dos seres vivos, mesmo com suas transformações, ela preserva essa característica, dessa forma, ela avança por meio de descobertas e não através de invenções e criações.

As aplicações da Biologia Sintética são bastante variáveis, porém, muitas delas já eram, de certo modo, possíveis dez que o ser humano aprendeu a manipular o material genético. Em defesa da manipulação genica e seus benefícios, foi dito:

“Recordemos a este respeito que a insulina, único medicamento capaz de manter com vida certo tipo de doentes diabéticos, era extraída do pâncreas de bovinos ou suínos sendo posteriormente modificada, um processo que comportava um custo elevado e apresentava o inconveniente de resultar numa molécula diferente da insulina humana (com o risco de reações secundárias de sensibilização). Através da tecnologia de DNA recombinante foi possível alterar o genoma de uma bactéria não patogénica (Escherichia coli), de modo que passasse a produzir insulina igual à fabricada nas células Langerhans do pâncreas humano. Ou seja, uma bactéria “domesticada” foi capaz de produzir uma hormona humana.”(CONSELHO NACIONAL DE ÉTICA PARA AS CIÊNCIAS DA VIDA (CNECV) E COMITÉ DE BIOÉTICA DE ESPAÑA (CBE), 2011)

Dessa forma, desde meados do seculo XIX a Biologia sintética vem passando por diversos aprimoramentos, porém, foi somente entre os anos de 2000 e 2003 que o uso do termo voltou a ter uma maior repercussão. Essa, causada pela união interdisciplinar de biólogos e engenheiros elétricos na região de Boston nos EUA, sendo em 2003 também o ano do surgimento da International Genetically Engineered Machine (IGEM) pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), trazendo a proposta de uma competição internacional e anual com equipes de universidades de todo mundo, cada uma apresentando projetos de Biologia sintética. (SYNBIOBRASIL, 2014)⁠.

Fig 1: Ilustração do processo da engenharia genética e adaptação para Biologia Sintética, Fonte: (REVISTA CH, 2014)

Aplicações da Biologia Sintética

Além da possibilidade fornecidas a biólogos de poderem compreender melhor a natureza pelo estudo de componentes sintéticos, devido sua simplicidade, a Biologia Sintética, tem uma estimada aplicação comercial e uma aplicação que vai desde a agricultura a medicina, onde se espera que alcance, segundo a BCC Research, o valor global do mercado de 10,8 bilhões de dólares até 2016, crescendo com uma taxa anual composta de cerca de 45,8 % ao ano. Como possibilidade de aplicação dessa área, podemos citar:

Energia: Através do desenho de microrganismos pode-se produzir combustíveis ou fazer fotossíntese artificial.

Medicina: Possibilita o desenvolvimento de novos tecidos, medicamentos, vacinas e agentes de diagnostico, podendo também atuar em biomateriais. Segundo o site Futuro da medicina temos como exemplos de biomateriais adaptados para a biologia sintética, temos os implantes de cocleares, que são dispositivos eletrônicos para audição. Afirmam que as possibilidades dentro da biologia sintética prometem diluir as fronteiras entre o corpo humano e a tecnologia.

Ambiente: Pode-se fazer a detecção de poluentes e agir fazendo sua degradação ou remoção do ambiente. No blog, Descomplicando a Biotec, foi citada uma matéria que fala sobre o potencial do uso de baterias que absorvem o gás carbônico para produzir seu alimento, mostrando que na teoria, seria possível até alterar a atmosfera de um outro planeta como marte a condições aceitáveis para permanência da vida humana.

Indústria química: Com a produção de compostos a granel ou de química fina, incluindo proteínas capazes de constituir uma outra opção às fibras naturais ou sintéticas existente.

Agricultura: Com novos aditivos alimentares.

Referências bibliográficas:

CONSELHO NACIONAL DE ÉTICA PARA AS CIÊNCIAS DA VIDA (CNECV) E COMITÉ DE BIOÉTICA DE ESPAÑA (CBE). A Biologia Sintética. n. http://www.cnecv.pt/admin/files/data/docs/1320431400_BiologiaSintetica_CBE-CNECV%20Aprovado.pdf, p. 30, 2011.

CUNHA, G. R. O admirável (ou nem tanto) mundo novo da biologia sintética. n. http://www.agrolink.com.br/colunistas/o-admiravel--ou-nem-tanto--mundo-novo-da-biologia-sintetica_6300.html, p. 1–2, 2014.

EUROPEAN ACADEMIES SCIENCE ADVISORY COUNCIL. Biologia Sintética: Uma introdução. n. http://www.easac.eu/fileadmin/Reports/Easac_11_SB-Lay-Portuguese_web.pdf, p. 1–16, 2011.

FIGUARA, R. Biologia sintética: Mercados Emergentes Globais. v. 2016, n. http://www.bccresearch.com/market-research/biotechnology/global-synthetic-biology-markets-bio066b.html, p. 1–2, 2014.

NOBELPRIZE. O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina 1965. n. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1965/, p. 2–3, 2014.

PAUL OLDHAM CORREIO; HALL, S.; BURTON, G. Mapeando o panorama científico. n. http://www.plosone.org/article/info%253Adoi%252F10.1371%252Fjournal.pone.0034368, p. 1–17, 2012.

REVISTA CH. Esquema biologia sintética. n. http://www.plosone.org/article/info%253Adoi%252F10.1371%252Fjournal.pone.0034368, p. 1, 2014.

SANTOS, F. S. DOS; AGUILAR, J. B. V.; ARGEL, M. M. Biologia Ensino Médio 3° Ano. 1° Edição ed. São Paulo: [s.n.]. p. 320

SYNBIOBRASIL. O que é “Biologia Sintética”? n. http://synbiobrasil.org/st/o_que/, p. 1–4, 2014.

FUTURO DA MEDICINA http://www.futurodamedicina.com.br/tendencias/tendencias/ biologiasintetica# sthash.OswFOGMZ.dpuf ,2014.

DESCOMPLICANDO A BIOTEC http://dbiotec.blogspot.com.br/2014/07/curiosidades-organismos-sinteticos.html, 2014.