11 melhores descobertas com impacto na biotecnologia em 2017

Você percebe que o ano chegou ao fim quando aparecem na televisão aquelas propagandas com os atores cantando todos juntos e felizes por mais um ano que passou, e aquele cheiro delicioso de panetone invade as padarias e supermercados. Pois bem, essa época é excelente para olhar para trás e relembrar tudo de bom que aconteceu e aprender com aquilo de ruim que passou por nossas vidas.

Como a mídia adora fazer retrospectivas das mais diversas maneiras, nós do Profissão Biotec não poderíamos ficar de fora desse momento e realizamos uma votação interna para eleger as melhores descobertas da ciência com impacto direto na biotecnologia.

Vamos a elas!

1. O ano da zika: Estudo mostra como o vírus da zika se espalhou do Brasil para as Américas

Após a epidemia de zika vírus no Brasil, uma parceria envolvendo pesquisadores brasileiros, jamaicanos, britânicos, colombianos, hondurenhos e norte-americanos conseguiu construir o mapa da disseminação do vírus do Brasil para as Américas.

Utilizando sequências de genomas de vírus de 10 países, foi possível criar uma árvore de diversidade genética. No Brasil, um micro-ônibus passou por 82 municípios de cinco estados para coletar amostras de 1300 pacientes, com auxílio da tecnologia de sequenciamento ion torrent.

Este estudo mostrou a capacidade da ciência brasileira, do trabalho multidisciplinar de equipes internacionais, e como ocorreu a dinâmica de distribuição do vírus, que pode ser adaptado a outras epidemias.

Esquema mostrando como o vírus se espalhou pela América.

2. Descoberta traça da cera que pode comer plástico: Será a solução para a poluição causada por este material?

O inseto Galleria mellionella pode consumir o polietileno, o material mais utilizado para produção de plásticos no mundo. A descoberta aconteceu por acidente quando os pesquisadores observaram que os plásticos que continham o inseto estavam com alguns buracos.

Após realizarem o experimento, perceberam que, além de consumir o polietileno, as pequenas criaturas ainda o transformavam em etilenoglicol, que pode ser usado comercialmetnte como anticongelante automotivo.

O interessante é que, normalmente, esses vermes não consomem o plástico, porém essa habilidade pode ser uma derivação dos seus hábitos naturais. As larvas desse verme crescem em colméias e utilizam a cera das abelhas, um polímero natural com estrutura parecida com o polietileno, para sobreviverem.

Os processos moleculares de como isso acontece não foram totalmente desvendados, entretanto essa descoberta abre portas para utilização desses insetos para descontaminação em locais poluídos por esse tipo de plástico, que pode evoluir para utilização em larga escala, em um futuro próximo.

Pequeno no tamanho, mas grande na contribuição: a larva da traça da cera capaz de degradar polietileno

3. Atlas celular: Mega projeto irá descobrir do que somos feitos

Considerado pela revista MIT Technology Review como uma das 10 tecnologias mais inovadoras de 2017, o projeto Atlas celular tem o objetivo de catalogar todos os tipos de célula presentes no corpo humano.

Para realizar tamanha tarefa – catalogar 37,2 trilhões de células! -, um consórcio foi feito unindo cientistas da Inglaterra, Estados Unidos, Suécia, Israel, Holanda e Japão. O objetivo foi fazer uma assinatura molecular de cada célula, como se fosse um endereço postal de onde ela se localiza no nosso corpo.

Com auxílio da tecnologia de microfluidos, sequenciamento genético e localização molecular das células, a expectativa é que esse grande catálogo estará disponível nos próximos 5 anos.

A importância desse banco é enorme:  a partir do momento que o ser humano entender como funciona a unidade básica e fundamental do corpo, (as células), conseguiremos compreender melhor a saúde humana, diagnóstico, monitoramento e tratamento de doenças.

Logo do projeto Atlas das células humanas.

4. Terapia Genética 2.0: Cientistas conseguem solucionar problemas fundamentais  para curar doenças genéticas raras

Com o recente avanço da técnica de CRISPR, algumas terapias genéticas foram desenvolvidas e já estão em aprovação nos Estados Unidos.

Isso é importante, pois milhares de doenças causadas por um erro em um gene específico poderão ser tratadas e curadas. Utilizando vírus modificados para inserir cópias saudáveis dos genes nos pacientes com doenças genéticas, este tipo de terapia vem saindo do campo experimental para a utilização comercial.

Para algumas doenças raras, como a hemofilia, as terapias estão bem desenvolvidas, pois os cientistas já conhecem os genes específicos que as causam. Contudo, para doenças como Alzheimer e diabetes tipo 2, nas quais vários genes estão envolvidos, esse tipo de tratamento ainda está um pouco longe de se tornar realidade.

Esquema da entrega do gene saudável pelo vírus.

5. Fermentação muito além do álcool e açúcar: Cientistas brasileiros pesquisam geração de energia a partir do açúcar

A fermentação é uma reação famosa por seus produtos, mas até então não completamente elucidada. Para desvendá-la, pesquisadores da USP realizaram um experimento colocando um fio de eletrodo durante a fermentação do açúcar refinado para entender como a enzima álcool desidrogenase (ADH) funciona na oxidação do etanol, realizada pela levedura utilizada no pão. Além do eletrodo, os cientistas adicionaram também a ADH.

Após algum tempo de reação, ocorreu a geração de eletricidade, comprovando o consumo da glicose pela levedura, gerando etanol e liberando energia.

Uma possível aplicação dessa descoberta é a utilização de micro-organismos para decompor a poluição em rios e lagos e ainda gerar energia nesse processo.

a) Mecanismo de estado estacionário proposto para a enzima ADH no Mecanismo sequencial Bi Bi requisitado; NAD+ e NADH são b-nicotinamida dinucleótidos de adenina, EtOH é etanol, AcO é acetaldeído e E é a enzima. b) Configuração DEMS (espectrometria de massas): uma célula eletroquímica, onde CE é o contra eletrodo, WE é o eletrodo de trabalho, a região preta é FCF (fibra de carbono flexível) com a enzima imobilizada, a porção amarela é uma conexão elétrica de ouro, e RE é o eletrodo de referência (Ag/AgC/Clsat). A interface é constituído por uma membrana de politetrafluoroetileno (PTFE) sobre uma frita de aço. Fonte: Adaptado do artigo Enzyme activity evaluation by differential electrochemical mass spectrometry.

6. Bananas transgênicas podem salvar vidas na África

Com apoio da fundação Bill e Melinda Gates, pesquisadores da Universidade de Queensland, na Austrália, utilizaram engenharia genética, identificaram e selecionaram genes que podem ser usados para aumentar a produção do precursores da vitamina A em bananas.

Esse tipo de projeto é extremamente importante: cerca de 650 a 700 mil crianças morrem pela deficiência do precursor da vitamina A a cada ano, e outras sofrem com a perda da visão, também causada pela deficiência dessa vitamina.

Uma simples banana com potencial para ajudar pessoas.

7. Gestação externa: Dispositivo sintético mimetiza útero feminino e desenvolve cordeiro prematuro

Médicos de um hospital da Filadélfia se interessaram por diminuir a morte de bebês prematuros e, para isso, desenvolveram um dispositivo chamado de biobag (bolsa biológica), que imita as condições do útero humano. Com isso, conseguiram fazer com que cordeiros se desenvolvessem durante quatro semanas nessa bolsa. Oito animais foram submetidos a esse experimento e sobreviveram com sucesso.

Essas descoberta pode impactar a vida de milhões de bebês que nascem antes das 37 semanas de incubação e falecem devido à prematuridade. Para desenvolver a pesquisa, os ensaios clínicos estão programados para começar dentro de 3 a 5 anos.

Cordeiro incubado no novo dispositivo que imita um útero humano.

8. Enzima revolucionária: Anidrase carbônica pode ajudar o planeta

Cientistas descobriram a chave para aumentar o sequestro de carbono da atmosfera, utilizando uma enzima presente nas células sanguíneas para aumentar a velocidade da reação de catálise de calcita da água do mar.

Os oceanos são grandes reservatórios de gás carbônico (CO2) atmosférico e contam também, naturalmente, com a calcita. O CO2 atmosférico reage em água e se dissocia em ácido carbônico e em íons que podem ser neutralizados pela calcita, mas a reação “natural” é extremamente lenta. Com a adição da enzima anidrase carbônica, o que se conseguiu fazer foi acelerar a velocidade da reação. Mais CO2 neutralizado, mais CO2 é capturado da atmosfera, fazendo diminuir a concentração dele, que é um grande problema para o aquecimento global.

Estrutura molecular da enzima da anidrase carbônica.

9. Bactéria solar: Microorganismo utiliza luz solar para produzir combustível renovável

Uma bactéria coberta por pequenos semicondutores foi capaz de sintetizar  combustível  renovável  a partir de luz do sol, dióxido de carbono e água, com mais eficiência que plantas.

Um dos grandes problemas da ciência era conseguir replicar, em um sistema artificial, o mesmo processo que as plantas fazem para conseguir energia.  Com essa nova técnica de revestir as bactérias com “painéis solares”, criados através de uma pequena camada de cristal depositada na superfície microbiana, esse problema foi resolvido.

A pesquisa ainda está em fase experimental, mas já tem sua importância reconhecida devido à busca crescente por obtenção de energia limpa.

Bactéria com pequenos painéis solares feitos de sulfureto de cádmio.

10. Edição de embriões humanos: Primeiro caso relatado por cientistas nos Estados Unidos

Pesquisadores em Portland, Oregon, pela primeira vez, editaram um embrião humano nos EUA. Esse trabalho mostra mais um potencial da técnica CRISPR e é um passo importante para o desenvolvimento de terapias genéticas.

Nenhum dos embriões utilizados nessa pesquisa tinha o objetivo de ser implantado em útero, mas apenas mostrar como pode ser precisa e eficiente a erradicação ou correção de genes que podem causar doenças hereditárias usando CRISPR.

Essa técnica é conhecida por engenharia germinal, porque qualquer criança geneticamente modificada passaria suas mudanças para as próximas gerações através de suas células germinativas, óvulo ou espermatozóide.

Foi o primeiro caso em que embriões não sofreram erros secundários após a manipulação.

Exemplo de técnica de fertilização in vitro.

11. Leucemia Mielóide Aguda: Identificado um novo alvo para tratamento

Utilizando a famosa técnica de CRISPR, pesquisadores conseguiram identificar um novo alvo de medicamentos para uma doença rara e mortal: a leucemia mielóide aguda (LMA).

Essa doença é um câncer no sangue, que se desenvolve na medula óssea e destrói as células prejudicando o sistema imunológico, levando a infecções graves e sangramentos.

46 genes capazes de modificar o RNA foram identificados, incluindo o que codifica para a proteína METTL3 e que mostrou um efeito particularmente intenso. A METTL3 se liga a 126 genes, sendo que muitos deles mantêm as células leucêmicas. A proteína modifica o RNA produzido a partir desses genes, aumentando sua taxa de tradução em proteínas que favorecem as células da doença. Quando essa modificação foi interrompida, algumas proteínas essenciais para a sobrevivência das células leucêmicas deixaram de ser produzidas.

Essa descoberta possibilita tratamentos mais eficazes e melhoria da qualidade de vida dos pacientes.

Diferença entre o sangue normal e com leucemia, perceba que na figura de baixo temos um excesso de glóbulos brancos imaturos causando hemorragia.

E depois de conhecer todas essas descobertas, o que você achou? Concorda com a nossa lista ou incluiria outras novidades? Deixe seu comentário e nos ajude a melhorar essa retrospectiva da Biotecnologia!

Referências

1. Jean-Yves Paul, Harjeet Khanna, Jennifer Kleidon, Phuong Hoang, Jason Geijskes, Jeff Daniells, Ella Zaplin, Yvonne Rosenberg, Anthony James, Bulukani Mlalazi, Pradeep Deo, Geofrey Arinaitwe, Priver Namanya, Douglas Becker, James Tindamanyire, Wilberforce Tushemereirwe, Robert Harding, James Dale. Golden bananas in the field: elevated fruit pro-vitamin A from the expression of a single banana transgene. Plant Biotechnology Journal, 2017; 15 (4): 520 DOI: 10.1111/pbi.12650
2. DE SOUZA, João CP et al. Enzyme activity evaluation by differential electrochemical mass spectrometry. Chemical Communications, v. 53, n. 60, p. 8400-8402, 2017.