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Biologia sintética


31/01/2012

Fonte: Revista Cultivar Grandes Culturas

Editoria: Janeiro/2012, 41

Da Redação

Agora que as variedades transgcnicas viraram realidade factual, na esteira da biotecnologia e da nanotecnologia surge novo ramo da Ciência: a Biologia Sintética. Podese conceituar este novo ramo como: a) a concepção e a construção de novas partes biológicas, dispositivos e sistemas e b) um redesenho de sistemas biológicos naturais existentes, para fins úteis. A Biologia Sintética envolve a síntese de novos sistemas biológicos, que não são encontrados na natureza. Isto pode significar a produção em massa de medicamentos baratos, bactérias programadas para procurar e destruir tumores no corpo, o desenvolvimento de alimentos fortificados ou novos biocombustíveis. Sistemas vivos são complexos, muitas vezes envolvem dezenas de milhares de componentes geneticamente codificados, e possuem mecanismos de feedback para a autoorganização, reprodução e reparação. Produzem estruturas funcionais que são muito mais complexas que os mais sofisticados artefatos humanos já desenvolvidos. O entendimento dos complexos sistemas genéticos requer mais do que uma descrição de suas partes componentes, exige também o conhecimento das interações dinâmicas dentro de um sistema. Esta é a base conceitual da Biologia Sintética, que objetiva empregar os princípios da padronização e da dissociação, bem conhecidos em diversos ramos da engenharia, para a construção de complexos circuitos biológicos, que se comportam exatamente como os sistemas vivos, porém com funções inovativas e préprogramadas.

SIMILARIDADES

Para entender a Biologia Sintética usemos a Química como exemplo. Até o início do século 19, a Química praticamente se restringia ao estudo de substâncias já existentes. O salto ocorre quando os químicos sintetizaram novas substâncias, dando origem às milhares de utilidades do cotidiano. Igualmente, é oportuna a comparação da Biologia Sintética com a microcletrônica. Uma placa de circuito impresso é necessária para a construção de circuitos, montados sobre a mesma, com o uso de resistores, transistores (chips, circuitos integrados) e condensadores. Os biologistas sintéticos usam um microrganismo base, desprovido de código genético (ou com código mínimo), e sobre esta "placa" montam um novo organismo, projetado em computador, que deve cumprir uma finalidade específica. Só que na montagem, ao invés de transistores, usam o DNA.

PADRONIZACão

Outra comparação, para melhor entender a Biologia Sintética, é a semelhança com as peças do jogo Lego, em que, a partir de peças padronizadas, é possível construir múltiplas estruturas diferenciadas. A Biologia Sintética usa componentes genéticos (blocos ou peças) bem caracterizados e reutilizáveis, em combinação com modelos numéricos para projetar e desenvolver circuitos biológicos. Os estudos iniciais foram realizados com microrganismos, pois esta abordagem fornece poderosa estrutura conceitual e prática para a engenharia da expressão e comportamento dos genes, em organismos simples, unicelulares. O primeiro exemplo prático deste novo ramo da Ciência é o diesel vegetal, produzido a partir de canadeaçúcar por um fermento "montado" com uso de técnicas de Biologia Sintética. Com as mesmas ferramentas podese produzir biogasolina ou bioyucrosene, antibióticos, vacinas, anticancerígenos e uma plêiade de utilidades. Inclusive bactérias que "comem" petróleo, para limpar a poluição causada por sua exploração e uso. Entrementes, a pergunta óbvia é: a ferramenta pode ser aplicada em sistemas multicelulares, com maior diversidade de tipos de células e especialização bioquímica? De todos os sistemas multicclulares, as plantas são o primeiro alvo óbvio para este tipo de abordagem. As plantas possuem amplo espectro de atividades biossintéticas e podem ser manipuladas geneticamente. A montagem de novos circuitos genéticos poderia modificar vegetais, com o objetivo de usálos para a produção de biomassa, alimentos, polímeros, medicamentos ou biocombustívcis.

O FUTURO

A aplicação da Biologia Sintética em plantas requer um circuito de controle adequado, combinando partes intercambiávcis de DNA, dispositivos e sistemas (peças ou módulos). Não só a expressão do gene deve ser robusta, como prover um nível apropriado de expressão a ser atingido, por vezes considerando detalhes como hora (dia, noite), local da expressão (caule, folhas, frutos ctc), em qual momento do ciclo de vida da planta, entre outros aspectos. Os cientistas da área organizam uma biblioteca de circuitos genéticos e peças intcreambiáveis, que está sendo denominada de PhytoBricks, para permitir a engenharia biológica de sistemas vegetais. Um ambiente de software também está sendo construído para modelar as propriedades de sistemas multicclularcs, descrevendo tanto as interações físicas entre as células quanto as suas propriedades genéticas. Isso permite a concepção e o ensaio de novos programas morfogenéticos em modelos computacionais, antes de criar os sistemas biológicos propriamente ditos. Obviamente, a nova Ciência exige que se estude a sua biossegurança, que se reavalie o marco legal de acesso a biodiversidade e a legislação de patentes, assim como devem ser propostos incentivos governamentais para que a sociedade colha os benefícios.

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