Biologia sintética: ciência da transformação natural para o bem da humanidade e do meio ambiente

A Biologia Sintética é o conjunto de redesenhos de sistemas biológicos existentes e para oferecer soluções à humanidade na indústria, medicina e em diversos desafios ambientais.

Por ser uma área da ciência relativamente recente, é necessário criar regras rígidas para evitar abusos na biologia sintética.

A essência da biologia sintética é a recriação de sistemas biológicos naturais. Por conseguinte, ao reconfigurar o DNA de diferentes fontes, é possível replicar e otimizar determinado organismo, ou seja, recriar sistemas inteiros e não mais apenas uma parte.

Um pouco de história da biologia sintética

O primeiro cientista a obter sucesso na biologia sintética, foi Friedrich Wöhler, um químico alemão que, em 1828, aplicou cloreto de amônia no isocianato de prata para produzir uréia, principal composto que carrega o nitrogênio encontrado na urina de mamíferos. Assim, ele conseguiu sintetizar uma substância orgânica a partir de matéria inorgânica.

A biologia sintética, porém só começou a ser empregada a partir de 2003.

Além da indústria e do meio ambiente, as pesquisas envolvendo a biologia sintética estão na química, engenharia, física e ciência da computação.

Um aliado da biologia sintética é o biomimetismo, que busca soluções para as necessidades inspiradas na natureza.

Em 2010, a biologia sintética começou a ganhar notoriedade no mundo, depois que o cientista americano John Craig Venter conseguiu criar o primeiro organismo com vida artificial em laboratório da história.

A nova forma de vida foi possível depois da impressão do DNA criado a partir de dados digitais que foram inoculados numa bactéria viva que foi replicada numa versão sintética da bactéria Mycoplasma mycoides.

O computador foi o pai do primeiro organismo vivo!

Existe, atualmente, um banco de dados disponível na internet, com milhares de “receitas” de DNA para serem impressos. O banco é conhecido pelo nome de biobricks. Em síntese, as bactérias com genoma sintético agem exatamente do mesmo modo que sua versão natural, ou seja, agem de acordo com o programado.

Aplicações da biologia sintética já em produção:

Insetos - As aranhas fornecem matéria-prima para a fabricação de roupas. Os pesquisadores descobriram a forma que seu DNA produzem fibras de seda. E então foi possível reproduzir em laboratório uma fibra feita de água, açúcar, sal e levedura que, no microscópio, possui as mesmas características químicas da fibra natural que a aranha fabrica. Um das empresas que “fabrica” esse tipo de fibra, é a Bolt Threads.
Animais - As vacas serão poupadas quando seu leite for substituído pelo leite sintético. O novo leite, de nome Muufri, foi criado por dois bioengenheiros veganos. Sua produção tem os mesmos princípios da cerveja, sendo uma mistura de ingredientes (enzimas, proteínas, gorduras, carboidratos, vitaminas, minerais e água). Esse leite que, certamente, os veganos vão amar, tem o mesmo gosto e características nutricionais que o original.
Combustíveis - Os biocombustíveis são a nova sensação para poupar o meio ambiente da poluição advinda do combustível fóssil. Os cientistas estão tentando criar micróbios que possam quebrar as matérias-primas densas (como o switchgrass) para produzir biocombustíveis. O biogás é também outra grande solução que aproveita o lixo orgânico.
Peixes - Um filamento hiper resistente, sintetizado pelo laboratório Benthic Labs, é utilizado para a fabricação de cordas, embalagens, roupas e produtos de saúde. A matéria-prima vem do hagfish, uma espécie de peixe, também conhecido como myxini. Seu código de DNA é introduzido na colônia de bactérias, que começa a sintetizar o filamento. Ele é dez vezes mais fino que um fio de cabelo, mais forte que o náilon, aço e tem propriedades absorventes e antimicrobianas.

Por causa dessas e de outras aplicações da biologia sintética, o conceito de economia circular é amplamente utilizado, como por exemplo, no caso das bactérias que comem plástico.

Qual é a diferença entre a biologia sistemas e a biologia sintética e como se encaixam na engenharia genética?

Biologia de sistemas

Estuda sistemas biológicos naturais complexos, usando ferramentas de modelagem, simulação e comparação para efetuar os experimentos.

Biologia sintética

Estuda como construir sistemas biológicos artificiais, utilizando as mesmas ferramentas e técnicas experimentais. Essa remontagem de novos genomas microbianos se efetiva a partir de um conjunto de partes genéticas padronizadas inseridas num micróbio ou célula.

Engenharia genética, portanto, envolve a transferência de genes individuais de um micróbio ou célula para outro.

Por outro lado, existe a mais recente de todas essas novas-ciências que é a cibergenética, um campo emergente que está desenvolvendo ferramentas experimentais para o controle computadorizado dos processos celulares, no nível dos genes, em tempo real.

O controle cibernético pode ser alcançado através da interface de células vivas com um computador digital que liga ou desliga o "interruptor genético" incorporado, usando luz (optogenética) ou produtos químicos.

Áreas que os biólogos sintéticos já estão trabalhando:

Peças biológicas padronizadas - identificação e catalogação das peças genômicas padronizadas que possam ser usadas (e sintetizadas rapidamente) para construir novos sistemas biológicos.
Projeto proteico aplicado - redesenho das peças biológicas existentes, expandindo o conjunto de funções proteicas naturais para novos processos.
Síntese de produtos naturais - engenharia de micróbios para produzir todas as enzimas e funções biológicas necessárias para realizar a produção complexa de produtos naturais em várias etapas.
Genômica sintética - construção de um genoma 'simples' para uma bactéria natural.

Concluindo:

A biologia sintética, por ser uma ciência de transformação, pode ter mão dupla, por causa de interesses escusos e oportunismos inadequados. Um dos maiores obstáculos será, portanto, identificar, ainda a tempo, os reais propósitos de seus personagens.

Além das normas rígidas, a ética será o único caminho que pode controlar a replicação de organismos focada, exclusivamente, em terapias genéticas, doenças hereditárias e relacionada ao meio ambiente.