Máquina Genesis: Biologia sintética nos permitirá programar organismos vivos como computadores
O livro 'The Genesis Machine' descreve a promessa e o perigo da biologia sintética, uma ferramenta poderosa que nos permitirá programar a vida como um computador.
Crédito: chokniti / Adobe Stock
Principais conclusões- A biologia sintética nos permitirá não apenas ler e editar o código de DNA, mas também escrevê-lo, o que significa que seremos capazes de programar estruturas biológicas vivas como se fossem pequenos computadores.
- Imagine uma loja de aplicativos de biologia sintética onde você pode baixar e adicionar novos recursos a qualquer célula, micróbio, planta ou animal.
- Precisamos garantir que os avanços na genética ajudem a humanidade, não a prejudiquem irrevogavelmente. O código para o nosso futuro está sendo escrito hoje.
O seguinte é extraído de A MÁQUINA GENESIS: Nossa busca para reescrever a vida na era da biologia sintética por Amy Webb e Andrew Hessel. Copyright 2022. Disponível em PublicAffairs, um selo do Hachette Book Group, Inc.
A máquina de gênese incorpora muitas biotecnologias diferentes, todas criadas para editar e redesenhar a vida. Uma série de novas tecnologias e técnicas biológicas, que se enquadram amplamente no guarda-chuva da biologia sintética, nos permitirá não apenas ler e editar o código de DNA, mas escrevê-lo. O que significa que em breve programaremos estruturas biológicas vivas como se fossem pequenos computadores.
É possível editar o código de DNA desde o início de 2010 usando uma dessas tecnologias: CRISPR-Cas9 . Os cientistas se referem a uma tesoura molecular para descrever a técnica, pois ela usa processos biológicos para recortar e colar informações genéticas. O CRISPR rotineiramente faz manchetes sobre intervenções médicas inovadoras, como editar os genes de pessoas cegas para ajudá-las a enxergar novamente. Os cientistas estão usando a técnica de tesoura molecular física do CRISPR e juntando a molécula de DNA novamente em uma espécie de colagem biológica com letras reorganizadas em novos lugares. O problema é que os pesquisadores não podem ver diretamente as mudanças feitas na molécula em que estão trabalhando. Cada movimento requer manipulações de laboratório que devem ser validadas experimentalmente, tornando tudo muito indireto, trabalhoso e demorado.
A biologia sintética digitaliza o processo de manipulação. As sequências de DNA são carregadas em ferramentas de software – imagine um editor de texto para código de DNA – tornando as edições tão simples quanto usar um processador de texto. Depois que o DNA é escrito ou editado para a satisfação do pesquisador, uma nova molécula de DNA é impressa do zero usando algo semelhante a uma impressora 3D. A tecnologia de síntese de DNA (transformação do código genético digital em DNA molecular) vem melhorando exponencialmente. As tecnologias de hoje imprimem rotineiramente cadeias de DNA com vários milhares de pares de bases que podem ser montadas para criar novas vias metabólicas para uma célula, ou mesmo o genoma completo de uma célula. Agora podemos programar sistemas biológicos como programamos computadores. Essas inovações científicas alimentaram o crescimento recente e rápido de uma indústria de biologia sintética com a intenção de fazer aplicações de alto valor que incluem biomateriais, combustíveis e especialidades químicas, medicamentos, vacinas e até células projetadas que funcionam como máquinas robóticas em microescala. O progresso na inteligência artificial deu um impulso significativo ao campo, pois quanto melhor a IA se torna, mais aplicações biológicas podem ser testadas e realizadas. À medida que as ferramentas de design de software se tornam mais poderosas e as tecnologias de impressão e montagem de DNA avançam, os desenvolvedores poderão trabalhar em criações biológicas cada vez mais complexas. Um exemplo importante: em breve poderemos escrever qualquer genoma de vírus do zero. Isso pode parecer uma perspectiva assustadora, uma vez que o coronavírus conhecido como SARS-CoV-2, que causa o COVID-19, resultou na morte de mais de 4,2 milhões de pessoas em todo o mundo.
O que torna vírus como SARS-CoV-2 – e SARS, H1N1, Ebola e HIV antes dele – tão difíceis de conter é que eles são códigos microscópicos poderosos que prosperam e se reproduzem com um hospedeiro desprotegido. Você pode pensar em um vírus como um pendrive que você carregaria em seu computador. Um vírus age como um USB, conectando-se a uma célula e carregando um novo código. E por mais bizarro que isso possa parecer em um momento em que vivemos uma pandemia global, os vírus também podem ser nossa esperança para um futuro melhor.
Imagine uma loja de aplicativos de biologia sintética onde você pode baixar e adicionar novos recursos a qualquer célula, micróbio, planta ou animal. Pesquisadores do Reino Unido sintetizaram e programaram o primeiro Escherichia coli genoma desde o início em 2019. Em seguida, os genomas em escala de gigabase de organismos multicelulares – plantas, animais e nosso próprio genoma – serão sintetizados. Algum dia teremos uma base tecnológica para curar qualquer doença genética na humanidade e, no processo, desencadearemos uma explosão cambriana de plantas e animais projetados para usos difíceis de conceber hoje, mas enfrentaremos os desafios globais que enfrentamos na alimentação , roupas, moradia e cuidar de bilhões de seres humanos.
A vida está se tornando programável e a biologia sintética faz uma promessa ousada de melhorar a existência humana. Nosso propósito neste livro é ajudá-lo a refletir sobre os desafios e oportunidades no horizonte. Na próxima década, precisaremos tomar decisões importantes: programar novos vírus para combater doenças, como será a privacidade genética, quem será o proprietário de organismos vivos, como as empresas devem obter receita com células projetadas e como conter uma organismo em um laboratório. Que escolhas você faria se pudesse reprogramar seu corpo? Você agonizaria sobre se – ou como – editar seus futuros filhos? Você consentiria em comer OGMs (organismos geneticamente modificados) se isso reduzisse as mudanças climáticas? Tornamo-nos adeptos do uso de recursos naturais e processos químicos para sustentar nossa espécie. Agora temos a chance de escrever um novo código baseado na mesma arquitetura de toda a vida em nosso planeta. A promessa da biologia sintética é um futuro construído pela plataforma de fabricação mais poderosa e sustentável que a humanidade já teve. Estamos à beira de uma nova evolução industrial de tirar o fôlego.
As conversas que estamos tendo hoje sobre inteligência artificial – medo e otimismo inapropriados, excitação irracional sobre o potencial de mercado, declarações de ignorância intencional de nossos funcionários eleitos – refletirão as conversas que teremos em breve sobre biologia sintética, um campo que está recebendo cada vez mais investimento por causa do novo coronavírus. Como resultado, os avanços em vacinas de mRNA, testes de diagnóstico em casa e desenvolvimento de medicamentos antivirais estão se acelerando. Agora é a hora de avançar a conversa para o nível de consciência pública. Nós simplesmente não temos o luxo de tempo para esperar mais.
A promessa deste livro é simples e direta: se pudermos desenvolver nosso pensamento e estratégia sobre biologia sintética hoje, estaremos mais perto de soluções para os desafios existenciais imediatos e de longo prazo impostos pelas mudanças climáticas, insegurança alimentar global e longevidade humana. . Podemos nos preparar agora para combater o próximo surto viral com um vírus que projetamos e enviamos para a batalha. Se esperarmos para agir, o futuro da biologia sintética pode ser determinado por disputas sobre propriedade intelectual e segurança nacional, e por processos judiciais prolongados e guerras comerciais. Precisamos garantir que os avanços na genética ajudem a humanidade, não a prejudiquem irrevogavelmente. O código para o nosso futuro está sendo escrito hoje. Reconhecer esse código e decifrar seu significado é onde começa a nova história de origem da humanidade.
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