O biólogo sintético Tom Knight afirmou: "O século XXI será o século da engenharia biológica". Ele é um dos fundadores da biologia sintética e um dos cinco fundadores da Ginkgo Bioworks, uma empresa de destaque na área. A empresa abriu seu capital na Bolsa de Valores de Nova York em 18 de setembro e sua avaliação atingiu US$ 15 bilhões.
Os interesses de pesquisa de Tom Knight passaram da computação para a biologia. Desde o ensino médio, ele aproveitava as férias de verão para estudar computação e programação no MIT, e posteriormente também cursou a graduação e a pós-graduação no MIT.
Ao perceber que a Lei de Moore previa os limites da manipulação humana de átomos de silício, Tom Knight voltou sua atenção para os seres vivos. "Precisamos de uma maneira diferente de colocar os átomos no lugar certo... Qual é a química mais complexa? É a bioquímica. Imagino que seja possível usar biomoléculas, como proteínas, que podem se auto-organizar e se cristalizar dentro da faixa necessária."
A aplicação do pensamento quantitativo e qualitativo da engenharia para projetar criações biológicas originais tornou-se um novo método de pesquisa. A biologia sintética representa um salto no conhecimento humano. Como um campo interdisciplinar que abrange engenharia, ciência da computação, biologia, entre outras áreas, o ano de início da biologia sintética foi definido como o ano 2000.
Em dois estudos publicados este ano, a ideia de design de circuitos para biólogos alcançou o controle da expressão gênica.
Cientistas da Universidade de Boston construíram um interruptor genético em E. coli. Este modelo utiliza apenas dois módulos de genes. Ao regular estímulos externos, a expressão gênica pode ser ativada ou desativada.
No mesmo ano, cientistas da Universidade de Princeton utilizaram três módulos genéticos para obter o modo de saída "oscilante" no sinal do circuito, por meio da inibição mútua e da liberação da inibição entre eles.
Diagrama do interruptor de alternância de genes
Oficina de Células
Na reunião, ouvi pessoas falando sobre "carne artificial".
Seguindo o modelo de conferência por computador, a "unconference, conferência auto-organizada" para comunicação livre, algumas pessoas bebem cerveja e conversam: Quais são os produtos de sucesso na "Biologia Sintética"? Alguém mencionou a "carne artificial" na área de Alimentos Impossíveis.
A Impossible Foods nunca se autodenominou uma empresa de "biologia sintética", mas o principal diferencial que a distingue de outros produtos de carne artificial — a hemoglobina que confere à carne vegetariana o aroma único de "carne" — surgiu nessa empresa há cerca de 20 anos, no campo das disciplinas emergentes.
A tecnologia envolvida consiste em usar edição genética simples para permitir que a levedura produza "hemoglobina". Aplicando a terminologia da biologia sintética, a levedura se torna uma "fábrica de células" que produz substâncias de acordo com os desejos das pessoas.
O que torna a carne tão vermelha brilhante e com um aroma especial ao ser provada? Acredita-se que o segredo esteja na alta concentração de hemoglobina presente na carne. A hemoglobina está presente em diversos alimentos, mas seu teor é particularmente elevado nos músculos animais.
Portanto, a hemoglobina foi escolhida pelo fundador da empresa e bioquímico Patrick O. Brown como o "tempero principal" para simular carne animal. Extraindo esse "tempero" de plantas, Brown escolheu a soja, que é rica em hemoglobina em suas raízes.
O método tradicional de produção requer a extração direta da "hemoglobina" das raízes da soja. Um quilograma de "hemoglobina" exige 6 acres de soja. A extração da planta é dispendiosa, e a Impossible Foods desenvolveu um novo método: implantar o gene capaz de sintetizar hemoglobina em leveduras, e à medida que as leveduras crescem e se replicam, a hemoglobina também aumenta. Para usar uma analogia, é como deixar uma gansa botar ovos, só que em escala microbiana.
O heme, extraído de plantas, é usado em hambúrgueres de "carne artificial".
As novas tecnologias aumentam a eficiência da produção, reduzindo os recursos naturais consumidos pelo cultivo. Como os principais materiais de produção são levedura, açúcar e minerais, há pouco desperdício químico. Pensando bem, essa é realmente uma tecnologia que "torna o futuro melhor".
Quando as pessoas falam sobre essa tecnologia, tenho a impressão de que é apenas uma tecnologia simples. Aos olhos delas, existem muitos materiais que podem ser projetados geneticamente dessa forma. Plásticos biodegradáveis, especiarias, novos medicamentos e vacinas, pesticidas para doenças específicas e até mesmo o uso de dióxido de carbono para sintetizar amido… Comecei a ter algumas ideias concretas sobre as possibilidades que a biotecnologia oferece.
Ler, escrever e modificar genes
O DNA carrega toda a informação da vida desde a sua origem, e é também a origem de milhares de características da vida.
Atualmente, os seres humanos conseguem ler sequências de DNA e sintetizá-las de acordo com um projeto, com facilidade. Na conferência, ouvi muitas pessoas falarem sobre a tecnologia CRISPR, vencedora do Prêmio Nobel de Química de 2020. Essa tecnologia, chamada de "Tesoura Mágica Genética", consegue localizar e cortar o DNA com precisão, possibilitando a edição genética.
Com base nessa tecnologia de edição genética, muitas startups surgiram. Algumas a utilizam para solucionar o problema da terapia gênica em doenças complexas, como câncer e doenças genéticas, enquanto outras a utilizam para cultivar órgãos para transplante em humanos e detectar doenças.
A tecnologia de edição genética entrou em aplicações comerciais tão rapidamente que as pessoas vislumbram as grandes perspectivas da biotecnologia. Do ponto de vista da lógica de desenvolvimento da própria biotecnologia, após a leitura, síntese e edição de sequências genéticas terem amadurecido, o próximo passo natural é projetar, a partir do nível genético, materiais que atendam às necessidades humanas. A tecnologia de biologia sintética também pode ser entendida como o próximo estágio no desenvolvimento da tecnologia genética.
As cientistas Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química de 2020 pela tecnologia CRISPR.
"Muita gente tem se obcecado com a definição de biologia sintética... Esse tipo de colisão ocorreu entre engenharia e biologia. Acho que tudo o que resulta disso começou a ser chamado de biologia sintética", disse Tom Knight.
Ampliando a escala temporal, desde o início da sociedade agrícola, os humanos têm selecionado e preservado as características desejadas em animais e plantas por meio de longos cruzamentos e seleção. A biologia sintética parte diretamente do nível genético para gerar as características desejadas pelos humanos. Atualmente, cientistas têm utilizado a tecnologia CRISPR para cultivar arroz em laboratório.
Um dos organizadores da conferência, Lu Qi, fundador da Qiji, afirmou no vídeo de abertura que a biotecnologia pode trazer mudanças profundas para o mundo, assim como a tecnologia da internet fez anteriormente. Isso parece confirmar o interesse demonstrado pelos CEOs das empresas de internet ao se demitirem.
Os figurões da internet estão todos de olho. Será que a tendência de negócios das ciências da vida finalmente está chegando?
Tom Knight (primeiro à esquerda) e outros quatro fundadores da Ginkgo Bioworks | Ginkgo Bioworks
Durante o almoço, ouvi uma notícia: a Unilever anunciou em 2 de setembro que investirá 1 bilhão de euros para eliminar gradualmente os combustíveis fósseis em matérias-primas para produtos limpos até 2030.
Dentro de 10 anos, os detergentes para roupa, sabão em pó e sabonetes produzidos pela Procter & Gamble irão gradualmente adotar matérias-primas vegetais ou tecnologia de captura de carbono. A empresa também reservou mais 1 bilhão de euros para criar um fundo destinado a financiar pesquisas em biotecnologia, dióxido de carbono e outras tecnologias para reduzir as emissões de carbono.
As pessoas que me contaram essa notícia, assim como eu que a ouvi, ficaram um pouco surpresas com o prazo de menos de 10 anos: será que a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico para a produção em massa serão totalmente concretizados tão cedo?
Mas espero que se torne realidade.
Data da publicação: 31 de dezembro de 2021