Biologia Sintética: conceito, aplicações, mercado de trabalho, questões éticas e biossegurança.

A Biologia Sintética se trata de uma ciência que envolve desenhar e reprogramar organismos para fins de utilidade humana, dessa forma, projetando-os para ter novas habilidades. É um campo híbrido da biologia e engenharia, pois alimenta a síntese e modelamento de sistemas biológicos complexos que podem demonstrar funções que não existem naturalmente. Essa tecnologia pode ser utilizada em todos os níveis de hierarquia das estruturas biológicas, desde simples moléculas até tecidos e organismos inteiros. Com a Biologia Sintética é possível usar microrganismos que foram reprogramados para fabricar moléculas similares às naturais; incorporar novas bases nitrogenadas ao código genético além das existentes na natureza (A, T, C, G) e, por fim, criar organismos completamente novos. 

A ciência em questão é sustentada pela integração de diversas disciplinas, tais quais a engenharia genética, metabólica e genômica; a biologia evolutiva, estrutural e química; a biologia de sistemas, biofísica e bioinformática, entre outras. Todas elas são amplamente utilizadas quando o objetivo em questão é fabricar artificialmente o código genético e, com isso, atingir a meta de fabricar organismos vivos complexos, de essência artificial e autorreplicantes, a fim de que executem funções úteis para a sociedade. 

O primeiro marco da Biologia Sintética aconteceu no começo do século XXI quando John Craig Venter, bioquímico e geneticista norte-americano, desenvolveu, pela primeira vez na história da ciência, um organismo com vida artificial criado em laboratório. Tal organismo se tratava de uma bactéria cujo DNA foi criado a partir de dados digitais, transformando-a em uma versão sintética da bactéria Mycoplasma mycoides. Atualmente, tem-se disponível um banco de dados com milhares dos chamados “biobricks” que nada mais são do que segmentos padronizados do DNA para fins de reprogramação genética. 

Ademais, é importante distinguir a Biologia Sintética da Engenharia Genética. A primeira se trata da seleção, modificação e criação de diversos genes com o intuito de construir circuitos gênicos para, assim, serem inseridos num hospedeiro e este, então, desempenhará as funções úteis. Já a segunda tem como objetivo isolar um único gene de interesse em um organismos natural e inseri-lo em um novo hospedeiro a fim de dar-lhe uma característica nova. 

Como possíveis áreas de aplicação da Biologia Sintética, tem-se âmbitos como: Energia (microrganismos capazes de produzir hidrogênio, combustíveis ou até fazer fotossíntese artificial), Medicina (produção de medicamentos, enzimas, vacinas, agentes de diagnósticos, produção de novos tecidos e biomarcadores), Meio-Ambiente (detecção de poluentes e sua degradação e remoção), Indústria Química (produção de compostos químicos como biomassa, glicerol e óleos vegetais, assim como proteínas para substituir fibras naturais ou sintéticas já existentes) e Agricultura (produção de novos aditivos alimentares). 

O campo da Biologia Sintética tem ganhado uma intensa demanda devido ao uso de culturas geneticamente modificadas para aumentar a produtividade em escala industrial. Ela é amplamente utilizada para aumentar a taxa de fermentação natural de polímeros, melhorar a eficiência no bioprocessamento de fármacos, e desenvolvimento de produtos petroquímicos, etc. Por esses e outros motivos, tem-se estimado o crescimento do mercado por conta de sua ampla gama de aplicações em potencial. Com relação a isso, deve-se pontuar que os fatores determinantes para o seu crescimento são o custo reduzido da geração de dados, devido ao barateamento do sequenciamento de DNA, o avanço da biologia molecular, o aumento do financiamento por parte do governo e, por último, o aumento da demanda por energias renováveis, tais quais os biocombustíveis, entre outras necessidades. A América do Norte, segundo dados de 2018, responde pela maior participação de mercado relativa ao globo, isso se deve às várias iniciativas governamentais em relação a essa ciência. 

À vista disso, é interessante ressaltar que os melhores países e universidades para se estudar e trabalhar com o assunto em questão, com base nas informações relatadas pelo QS World University, são Estados Unidos (Harvard, MIT, Stanford, UCB, Caltech, Yale, UCLA, UCSD, UCSF, Cornell, Princeton, UCL, Columbia, The Rockefeller, Duke, Washington, Chicago, Johns Hopkins, Pennsylvania), Reino Unido (Cambridge, Oxford, Imperial College, University of Edinburgh, King’s College London), Suíça (ETH), Japão (Kyoto, Tokyo, Osaka), Canadá (Toronto, McGill), Singapura (NUS), Austrália (Melbourne, The Australian National, Queensland), Alemanha (Ludwig-Maximilians, Ruprecht-Karls, Technical University of Munich), Dinamarca (University of Copenhagen), Suécia (Karolinska Institutet, Uppsala) e China (Peking University, The University of Hong Kong). 

Entretanto, é importante destacar que a Biologia Sintética, além de compreender inúmeros desafios científicos e técnicos, ela também levanta questões éticas importantes, assim como questões envolvendo biossegurança. Para a primeira, deve-se valer o poder enorme que a Biologia Sintética tem. Desse modo, desenhar organismos pode torná-los imprevisíveis e, portanto, é preciso que os cientistas atuem com responsabilidade e segurança, contando com o suporte governamental. Sendo assim, algumas questões envolvendo bioética são levantadas, tais quais: “o ser humano está ultrapassando os limites morais ao redesenhar organismos com técnicas de Biologia Sintética?”; “deve haver limites para gerar biodiversidade?”; “que tipos novos de biodiversidade podem ser considerados aceitáveis?”; “quais são os impactos ambientais da introdução de organismos geneticamente modificados no ecossistema?”. Além disso, a Biologia Sintética também carrega dilemas éticos pertinentes à engenharia genética, às técnicas de clonagem, à reprogramação celular e ao uso das nanotecnologias. 

Quanto à segunda questão levantada, é importante esclarecer os possíveis riscos envolvendo as técnicas utilizadas em Biologia Sintética. Eles podem ser classificados em dois tipos principais: biossegurança (biosafety) no caso de riscos de incidentes ou acidentes involuntários, por acontecimentos não previstos, envolvendo a manipulação inadequada dos organismos; e biossegurança (biosecurity) nos casos em que os desenvolvimentos da Biologia Sintética são utilizados com intenções criminosas, como na produção de armas biológicas. 

Em consequência dos pontos levantados, os cientistas suspeitam que a Biologia Sintética não apenas revelará novos conhecimentos a respeito da máquina da vida, como também possibilitará novas aplicações para o campo da Biotecnologia. Mas para que tudo isso aconteça dentro dos moldes éticos, é de suma importância que haja pareceres oficiais que regulamentem e protejam tanto os cientistas quanto a sociedade dessas novas técnicas emergentes. 

Laura Hoefel - Falaí Biotec

Referências

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VASCONCELOS, Maria José Vilaça de; FIGUEIREDO, José Edson Fontes. Biologia Sintética. 21. ed. Sete Lagoas, MG: Embrapa, 2015. 35 p.