Enviado por Secretaria em sex, 08/06/2018 – 14:43
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Lançada em 2016 com a ambição de construir grandes genomas, a iniciativa de biologia sintética conhecida como Projeto Genoma – escrita (GP-write) está agora, lentamente, se definindo. Antes de uma reunião hoje em Boston, a liderança da GP-write anunciou um plano para organizar seu grupo internacional de colaboradores em torno de um “projeto comunitário”: células de engenharia para resistir à infecção viral.
A proposta original da GP-write de projetar e montar todo um genoma humano a partir do zero parece ter retrocedido desde o lançamento rochoso do projeto, quando uma reunião privada de seus fundadores culminou em acusações de sigilo e especulações sobre criação artificial de humanos. Uma proposta publicada semanas depois na Science descreveu o GP-write como um esforço de décadas para reduzir em mais de mil vezes o custo de engenharia e testes de grandes genomas, consistindo em centenas de milhões de letras de DNA.
O projeto mais limitado anunciado hoje – redesenhar os genomas de células de humanos e outras espécies para torná-los “ultra seguros” – representa “um tema que pode ser usado em todo o GP”, diz o geneticista Jef Boeke, do New York University Langone Medical Center , que lidera o projeto juntamente com o geneticista George Church, da Universidade de Harvard, a advogada Nancy Kelley, da Nancy J Kelley + Associates, e o catalisador de biotecnologia Andrew Hessel, da empresa de software Autodesk Research, de São Francisco, Califórnia.
Por enquanto, o GP-write e o Centro de Excelência em Biologia de Engenharia, sem fins lucrativos, criado para gerenciá-lo, não estão oferecendo aos pesquisadores nenhum financiamento para que o novo projeto aconteça. “Estamos nos organizando para poder contar uma história para uma fundação ou um investidor filantrópico ou financiador governamental”, diz Kelley. Mas se o objetivo das células “ultra seguras” levar a uma colaboração mais formal entre os laboratórios de biologia sintética em todo o mundo – como o projeto de genoma de levedura sintético quase concluído que Boeke conduz – poderia ter resultados práticos. Às vezes, as empresas farmacêuticas são forçadas a interromper a produção quando as células usadas para produzir proteínas terapêuticas são contaminadas com um vírus. Linhas de células resistentes seriam fábricas de medicamentos mais seguras e eficientes que poderiam exigir menos monitoramento.
Mais amplamente, o projeto pode ajudar os pesquisadores a irem além das ferramentas de edição, como CRISPR, que tipicamente ajustam o DNA em alguns locais específicos, e em direção a um redesenho mais generalizado dos genomas, diz Farren Isaacs, bioengenheiro da Universidade de Yale e membro do conselho executivo científico do GP-write que selecionou o projeto. Ele prevê futuros esforços para “reescrever genomas para transmitir uma função inteiramente nova a um organismo”, como a capacidade de prosperar apenas no ambiente rigidamente controlado de um laboratório de biocontenção. Além da resistência aos vírus, os organizadores do GP-write também estão considerando outras características celulares “ultra seguras”, como resistência a mutações cancerosas, radiação e congelamento.
Código genético à prova de vírus
Tornar as células impermeáveis aos vírus exigirá “recodificação” – alterando as sequências de três letras do DNA, conhecidas como códons, que codificam os blocos de aminoácidos das proteínas. Como vários códons podem representar o mesmo aminoácido, os pesquisadores podem trocar códons redundantes e ainda preservar as funções vitais de uma célula. E eliminando certos códons, os pesquisadores podem se livrar com segurança de parte do maquinário celular usado para traduzir esses códons em proteínas – maquinaria da qual os vírus também dependem para decodificar seus próprios genes quando sequestram a célula e tentam se replicar. A célula recodificada não pode hospedar o vírus porque “basicamente fala outra língua”, diz Torsten Waldminghaus, um biólogo de cromossomo da Universidade Philipps de Marburg, na Alemanha, que não está envolvido na escrita GP.
Tornar as células humanas resistentes a vírus envolverá pelo menos 400.000 mudanças no genoma, de acordo com o anúncio da GP-write hoje. Dependendo de como esse novo genoma é projetado, diz Isaacs, o projeto ainda pode depender muito da edição – aprimorando a sequência de DNA existente com algumas letras aqui e ali. Mas, para trocar códons que são densamente empacotados em certa parte do genoma – ou, no futuro, para inserir conjuntos inteiramente novos de genes – os pesquisadores terão que projetar e transportar em trechos maiores de DNA sintetizado em laboratório.
O projeto provavelmente exigirá tecnologia nascida nos laboratórios dos fundadores e líderes da GP-write. Isaacs começou experimentos para recodificar o genoma da bactéria Escherichia coli em 2005 como pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Church. Em um artigo de 2013, Isaacs, Church e seus colaboradores trocaram todas as 321 instâncias de um único códon em E. coli, tornando-o resistente a certos vírus. E os dois laboratórios agora estão trabalhando na remoção de códons de E. coli adicionais .
“Funcionou em E. coli e eu esperaria que também funcionasse em células humanas”, diz Waldminghaus sobre a ideia de recodificação. “Não é um incrivelmente novo insight científico… mas eu ainda acho que vale a pena”.
Perguntas práticas permanecem
Ainda não está claro como esse projeto de toda a comunidade seria executado. Boeke, que gostaria de priorizar os genomas de humanos e camundongos para recodificação, espera coletar feedbacks e avaliar o interesse de potenciais colaboradores na reunião de hoje. Se o novo projeto for modelado no projeto do genoma da levedura em andamento, conhecido como Sc2.0, os grupos que optarem pelo projeto receberão financiamento para sua parte e dividirão o trabalho por cromossomos. “Eu acho que pode haver muita competição pelos cromossomos menores”, diz Boeke.
Boeke antecipa outros desafios que o Sc2.0 não enfrentou. O projeto de levedura envolveu “uma equipe relativamente pequena que trabalhou muito bem em conjunto”, diz ele. “Eu não necessariamente antecipo que será tão simples com esse grupo muito maior e mais diversificado”. O GP-write conta com cerca de 200 cientistas entre seus participantes, alguns dos quais se auto-organizaram em nove “grupos de trabalho” para abordar tópicos desde o desenvolvimento de tecnologia e infraestrutura até as implicações éticas, legais e sociais do projeto. Desde o encontro da GP-write no ano passado, os grupos vêm desenvolvendo projetos para trabalhos futuros, que eles apresentarão hoje.
Considerações sobre propriedade intelectual também podem complicar o projeto. “Geralmente, há muito IP [propriedade intelectual] em torno da biologia sintética e da genômica sintética”, diz Boeke, “e a recompensa em humanos pode ser muito maior do que em leveduras”. Isaacs observa que Harvard, Yale e o Massachusetts Institute of Tecnology em Cambridge todos detêm patentes relacionadas à recodificação. Mas entre os grupos de trabalho da GP-write está uma equipe de propriedade intelectual para explorar como a tecnologia usada na gravação de GPs – e qualquer avanço futuro que possa inspirar – será compartilhada.