Biólogo brasileiro comenta criação de célula com genoma artificial

Eficiência do processo ainda é bem baixa e o custo é bem alto.
Mas potencial da tecnologia é enorme, assim como seus riscos.
Alysson Muotri
Especial para o G1

Havia dito que viria em 2009, mas errei por pouco. Mas mesmo com alguns meses de atraso, o genoma sintético, criado pelo polêmico Craig Venter, ganhou as manchetes mundiais nesta quinta-feira (20).

Cientistas montam célula controlada por genoma fabricado em laboratório O trabalho, publicado na concorrida revista científica "Science", traz uma narrativa interessante dos desafios enfrentados pelo grupo de Venter para gerar vida artificial. O manuscrito - cheio de nuances, reviravoltas, dilemas éticos, frustrações e um final feliz - mais parece um romance.

A saga de Venter começou com a síntese química do DNA de um micro-organismo, no caso um tipo de micoplasma (genitalium G37), com 582.970 pares de base, contendo 482 genes, um dos menores genomas até agora. A sequência do micoplasma já havia sido decifrada anteriormente.

Análises microscópicas e moleculares mostraram pouca diferença entre os micro-organismos naturais e os artificiais. A julgar pelas imagens, pode-se dizer que Venter conseguiuPor meio de reações químicas, o grupo refez a sequência das bases nitrogenadas do DNA, uma por uma, até atingir a cópia perfeita do genoma biológico encontrado na natureza. O obstáculo tecnológico da síntese de grandes sequências de DNA havia sido relatado anteriormente, num avanço tecnológico descrito em 2007. A montagem do genoma inteiro foi feita por partes, aproveitando-se do maquinário de recombinação das leveduras. Tudo foi sequenciado novamente, para ter certeza de que o genoma estava livre de erros. Também foram adicionadas “marcas d’água” no genoma sintético, diferenciando o micoplasma sintético do natural. Também foram adicionados genes que conferem resistência a certos antibióticos, para seleção em laboratório.

Com receio de armas biológicas,a CIA já está acompanhando de perto esses avanços, e tem uma lista dos centros capazes de sequenciar e montar pequenos genomasO outro desafio foi o de transplantar esse genoma para dentro de um citoplasma de uma célula receptiva. O genoma dos micro-organismos possuem "marcas" químicas no DNA, conhecidas como metilação. A célula lê o padrão de metilação do genoma e não o destrói, pois reconhece como pertencente a si mesma. Quando a bactéria é invadida por um vírus ou outro agente infeccioso, ela não reconhece o mesmo padrão e degrada o DNA exógeno, evitando a colonização do DNA pelo invasor.

O grupo de Venter usou duas estratégias para garantir que o genoma sintético não fosse destruído pelo mecanismo de defesa do micoplasma receptor. Primeiro, eles manipularam a bactéria hospedeira, removendo os genes responsáveis pela "restrição" de DNA exógeno (genes que lêem o perfil de metilação do DNA). Além disso, o grupo recriou o padrão de metilação do genoma sintético in vitro. Com essas duas estratégias, eles conseguiram manter os dois genomas dentro da mesma célula, mesmo que temporariamente. A pressão seletiva com antibióticos garantiu a sobrevivência dos micoplasmas que só tivessem o genoma sintético resistente.

O truque não funcionou de primeira. Descobriu-se uma mutação no sequência sintética, num gene essencial. Corrigiu-se a mutação e tentou-se de novo. Dessa vez pegou. Ao re-sequenciar novamente o genoma, descobriu-se que alguns genes não estavam funcionais por causa de deleções que aconteceram pelo caminho. Tudo bem, não eram genes muito importantes e seguiu-se assim mesmo.

Assim, o genoma sintético passou a codificar utilizando-se o maquinário protéico que já estava presente no citoplasma, produzindo todas as proteínas necessárias para a replicação da célula. Ao longo de diversas passagens, as proteínas celulares foram sendo substituídas por proteínas codificadas pelo genoma sintético. Estimou-se que em 30 gerações, os micoplasmas das culturas eram completamente oriundos de um genoma artificial. Análises microscópicas e moleculares mostraram pouca diferença entre os micro-organismos naturais e os artificiais. A julgar pelas imagens, pode-se dizer que Venter conseguiu.

A eficiência do processo é bem baixa e o custo bem alto. Ainda não é uma tecnologia que qualquer laboratório de biologia molecular será capaz de fazer nos próximos anos. Mesmo assim, o potencial da tecnologia é enorme. Pode-se, por exemplo, criar versões seguras de bactérias que “digerem” vazamentos de óleo, ou que produzam bicombustível de forma limpa. Poderá ser usada tanto para o bem (aplicações na área de saúde) quanto para o mal (armas biológicas). Talvez por isso mesmo a CIA já esteja acompanhando de perto esses avanços e tem uma lista dos centros capazes de sequenciar e montar pequenos genomas.

Interessante notar que o trabalho de Venter cutuca valores morais e éticos da sociedade atual. Até que ponto os cientistas teriam liberdade para criar novos seres recombinantes? Quais seriam as regulações e restrições para esse tipo de pesquisa? Mais importante, na minha opinião, são as possibilidades de se criar um genoma minimalista. Replicantes artificiais não são mais ficção científica e podem fornecer importantes detalhes sobre a origem da vida ou como manipular a evolução das espécies. Fascinante e adorável perspectiva.

* Alysson Muotri é colunista do G1 e pesquisador na Universidade da Califórnia , campus de San Diego