Cientistas e pesquisadores conseguem ler as sequências do DNA rapidamente, mas a habilidade de escrever DNA (produzir novas fitas sinteticamente) ainda está engatinhando. É possível copiar sequências de DNA dentro de bactérias utilizando modelos, mas produzir sequências de DNA específicas, por exemplo para a biologia sintética, ainda é limitado a pequenas sequências, sintetizadas a partir de processos químicos lentos e caros.
Mas isso está mudando, pesquisadores da startup francesa DNA Script anunciaram no começo do mês que conseguiram construir fitas de DNA com 150 “letras”, ou bases de nucleotídeos utilizando síntese enzimática de DNA. Eles bateram o recorde de 50 nucleotídeos anunciado a alguns meses atrás, e estão em pé de igualdade com a abordagem de síntese química.
A abordagem química vem sendo utilizada desde o começo da década de 80, e praticamente não mudou desde aquela época. Envolve a adição de uma base nucleotídica de cada vez, cada uma envolvida por um grupo protetor que impede que a extensão da fita ocorra a menos que os cientistas removam essa proteção e adicionam a próxima base. Essa abordagem não é perfeita, a cada letra adicionada há a 0,5% de chance de erro. Quanto mais longa a cadeia e DNA, maior a chance de conter um erro, o que limita o tamanho das fitas sintetizadas para cerca de 300 bases. Cientistas que precisam trabalhar com fitas de DNA mais longas com milhares de bases acabam tendo que recorrer a técnicas de biologia molecular para colar as fitas curtas juntas.
A síntese enzimática promete melhorar esse aspecto ao utilizar polimerases, as mesmas enzimas presentes nas células, para acelerar a junção dos nucleotídeos em longas e virtualmente livre de erros sequências de DNA. “Quando você olha para a natureza, bactérias podem se dividir em apenas 20 minutos, o que significa que elas precisam de apenas 20 minutos para reproduzir todo o genoma bacteriano. Com a síntese química, você precisaria de meses para produzir a mesma quantidade do código genético”, explicou Sylvain Gariel, co-fundador e COO da DNA Script para o site LABiotech.
Mudar da síntese química para o uso de polimerases trouxe alguns desafios. Em células vivas, as polimerases precisam de um template, um modelo de DNA para iniciar a síntese da cópia baseadao em complementaridade, pareandos bases As com Ts, e Gs com Cs. Mas uma polimerase específica de células imune, a TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase), trabalha sem a necessidade de um modelo, sendo a escolha mais comum para cientistas que querem fazer síntese enzimática de DNA.
Por enquanto, assim como a síntese química, a técnica de síntese enzimática também usa grupos protetores nas bases nucleotídicas para impedir que a enzima TdT adicione letras aleatoriamente. Na técnica enzimática, a adição de cada letra leva apenas 5 minutos e possuí uma acurácia de 99,5%, números muito próximos da tradicional síntese química.
Muitos experts acreditam que a abordagem enzimática tem muito espaço para melhoria e até de superar a síntese química. Isso tornaria muito mais simples e barato para biologistas sintéticos desenharem e testarem novos genes para o desenvolvimento desde catalizadores até medicamentos.
