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BIOTECNOLOGIA E BIOSSEGURANÇA

CONFLITOS CONTEMPORÂNEOS

Dra. Maria Antônia Malajovich Coordenadora de Biotecnologia

MariaAntonia@ort.org.br maria.antonia@bteduc.bio.br

UFRJ - RJ (27/04/2012)

A ARTEMISINA

Biologia sintética: um estudo de caso

A PESQUISA CIENTÍFICA

• J. Keasling et al., Joint BioEnergy Institute (Berkeley)

Saccharomyces cerevisiae

Escherichia coli

Artemisia annua

Artemisina ou qinghaosu (medicamento antimalárico)

DO LABORATÓRIO À INDÚSTRIA

• Patente (2001)

• Amyris Biotechnology.

Com o apoio da Fundação Bill e Melinda Gates e de Sanofi-Aventis, consegue incrementar a

produção (100.000 X) e diminuir 10 vezes o custo do tratamento (menos de 1 US $). No

mercado até 2013.

http://www.ethanolsummit.com.br/apresentacoes/pdf/Joel_Velasco_Amyris_Ethanol_Summit.pdf (2011)

UM DESVIO METABÓLICO PARA O FARNESENO

ec.europa.eu/health/dialogue_collaboration/.../ev_20100318_co06.p... -

UMA PLATAFORMA TECNOLÓGICA INOVADORA

O FARNESENO RENOVÁVEL

• O Biofeno ™ é uma molécula de hidrocarboneto, precursora de biodiesel, de combustível de aviação (No Compromise®) e de numerosos produtos químicos.

• Açúcar como matéria-prima.

• Empresas subsidiárias produtoras

– Amyris Fuels nos Estados Unidos (sorgo sacarino)

– Amyris do Brasil (cana-de-açúcar)

– Planta piloto em Campinas.

– Associação com usinas produtoras de etanol (Cristalsev,

Cosan Guarani, Grupo São Martinho etc.),

– Planta de demonstração no interior de São Paulo (Pradópolis).

– O conceito de biorrefinaria.

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A BIOLOGIA SINTÉTICA

Uma área do século XXI

http://bio-fiction.com/en/?page_id=18

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O QUE É A BIOLOGIA SINTÉTICA?

• Uma área que combina biologia, química e engenharia para projetar e construir

novas funções e sistemas vivos, ou para redesenhar os sistemas vivos existentes

com o propósito de torná-los mais úteis (The Royal Society, 2008).

• Bases tecnológicas:

– Tecnologia do DNA (síntese, sequenciamento e amplificação de DNA)

– Engenharia genética

• Como toda nova área do conhecimento, a biologia sintética exige uma avaliação

dos riscos e das condutas a seguir, desde as três perspectivas hoje consideradas

fundamentais:

BIOSSEGURANÇA

BIOÉTICA

BIOSSEGURIDADE

1. A CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS DE DNA

Biologia Sintética: as principais subáreas

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http://www.biochem.hku.hk/synbio/?page_id=148

http://www.biochem.hku.hk/synbio/?page_id=148

CLASSIFICAÇÃO HIERÁRQUICA

PARTES

DISPOSITIVOS

SISTEMAS

CHASSIS

Codificam funções básicas (sequencia de uma proteína, promotor de RNA polimerase) e determinam a eficiência (PoPS e RiPS ou número de vezes / segundo que uma polimerase ou um ribossomo passam por determinado ponto)

Coleções de partes que implementam uma função (produção de uma proteína fluorescente em resposta a uma substância presente no ambiente)

Tarefas complexas (oscilar entre duas cores com uma frequência determinada)

Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae etc.

A REDE DA BIOLOGIA SINTÉTICA

• Biobricks Foundation (2006) http://bbf.openwetware.org/

A DISSEMINAÇÃO DA BIOLOGIA SINTÉTICA

• BIOBRICKS FOUNDATION (2006) http://bbf.openwetware.org/

• DYBIO http://dybio.org

• BIOCURIOUS – your Bay Area hackerspace for biotech http://biocurious.org

• SYNBIO BRASIL http://synbiobrasil.org/

• GENSPACE http://genspace.org/

• SYNTHETIC BIOLOGY OPEN LANGUAGE

CERTEZAS E INCERTEZAS (1)

• Sistemas construídos juntando partes e dispositivos seguros poderiam ser inseguros?

• Quais os riscos devidos à participação de pessoas sem treinamento adequado (biohackers)?

• Quais os riscos devidos à participação de pessoas mal-intencionadas (biocrackers)?

• Poder-se-ia desenvolver uma bioeconomia ilícita?

• Quais os códigos de conduta e autorregulação das empresas que sintetizam DNA para evitar a

disseminação de material que possa ser utilizado para elaborar armas biológicas ou toxinas?

(Casos do poliovírus e do vírus da gripe espanhola).

• Democratização do conhecimento

• Motivação das novas gerações para participar das atividades científicas

• Estímulo da criatividade

2. GENOMAS MÍNIMOS E PROTOCÉLULAS

Uma área do século XXI

http://www.synbiosafe.eu/DVD

PROTOCÉLULAS

Apesar de estar formada por dois

componentes (RNA replicase e uma

membrana de ácidos graxos), uma

protocélula seria capaz de crescer,

de se duplicar e de evoluir.

protocellIllustration.jpg / exploringorigins.org

SYNTHIA (Craig Venter, 2010)

• Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome Published Online May 20 2010 Science 2 July 2010: Vol. 329 no. 5987 pp. 52-56 http://www.sciencemag.org/content/329/5987/52.abstract

• Custo = 20 milhões de dólares Next big Future - http://nextbigfuture.com/

We report the design, synthesis, and assembly of the 1.08-Mbp Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 genome starting from digitized genome sequence information and its transplantation into a Mycoplasma capricolum recipient cell to create new Mycoplasma mycoides cells that are controlled only by the synthetic chromosome. The only DNA in the cells is the designed synthetic DNA sequence, including "watermark" sequences and other designed gene deletions and polymorphisms, and mutations acquired during the building process. The new cells have expected phenotypic properties and are capable of continuous self-replication.

QUAIS SERIAM AS PRIMEIRAS APLICAÇÕES?

• Área de saúde (Novartis e Synthetic Genomics Vaccines -CV)

– Banco de DNA viral sintético que permita, em caso de epidemia, iniciar a produção de

vacinas logo após a caracterização da cepa por World Health Organization.

– Construção de uma vacina universal para o vírus da influenza, a partir de alguma sequência

comum a todas as variantes.

• Área ambiental (Exxon Mobil e Craig Venter)

– Biocombustíveis a partir de algas

http://blogs.reuters.com/environment/files/2007/10/algae.jpg

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA

• Um 20% da indústria química poderia depender da biologia sintética (2015).

• Mercado da biologia sintética: US$ 10,8 bilhões (2016)

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CERTEZAS E INCERTEZAS (2)

• É a biologia sintética nada mais que uma engenharia genética extrema?

“In our view, synthetic biology is an extension of the continuum of genetic science that has been used safely for more than 40 years by the biotechnology industry in development of commercial products.” (Erickson, Singh and Winters, 2011)

Se for assim, os riscos dos organismos BS e GM seriam análogos...

CERTEZAS E INCERTEZAS (2)

• Mas se não for assim ...

– O que aconteceria com um organismo BS liberado no ambiente, onde não existem predadores específicos?

– Poderia um microrganismo desenhado para cumprir uma função determinada de biorremediação, ter efeito sobre outra substância presente no ambiente?

– Poderia haver intercâmbio genético entre um organismo sintético e um organismo biológico natural, contaminando o pool gênico natural?

• Os organismos BS não poderiam ser avaliados como OGMs mas como GSO (do inglês, Genetically Secured Organisms), e as medidas de contenção teriam que ser redefinidas.

A “certeza de contenção” (do inglês, Certainty of Containment ou CoC), estabelece que a probabilidade de escapamento da contenção, de disseminação e de interação não intencional com o ambiente deve ser virtualmente nula.

COMO GARANTIR A CERTEZA DE CONTENÇÃO (CoC) ?

• Sistemas bioquímicos não naturais

– Alteração do tamanho do DNA com benzopurinas e benzopirimidinas (xDNA ou expanded

DNA, yDNA ou wide DNA),

– Uso de ácidos xenonucleicos (XNAs),

– Extensão do alfabeto (ATCGPZ),

– Construção de ribossomos ortogonais para o

reconhecimento de um código de 4 bases),

– Substituição de códons (TAG, substituído por TAA)

– Inclusão de aminoácidos não naturais.

• Qual seria a eficiência desses sistemas?

• Solucionariam o problema ou criariam outros novos?

Robot tree of life - sfda.co.uk/info.htmlsfda.co.uk/info.html

A PERCEPÇÃO PÚBLICA

A Biologia Sintética do século XXI

http://www.synbioproject.org

A BIOLOGIA SINTÉTICA NO MUNDO

O QUE MUDOU EM RELAÇÃO À ÚLTIMA DÉCADA?

• Preocupação central: as mudanças climáticas.

• A biologia sintética visa os setores de energia e medicamentos, setores pouco

mobilizadores.

• As instituições reguladoras assumiram o estudo dos aspectos éticos, legais e

sociais, anteriormente desenvolvidos pelos grupos opositores.

• Pouco interesse nas eventuais consequências socioeconômicas da biologia

sintética.

• Pouco interesse nos aspectos relacionados com a propriedade intelectual.

• Algum interesse na ética relativa ao design de seres humanos.

FATORES NOVOS

• Sites de Internet e redes sociais promovendo a reflexão sobre o impacto da BS.

– THE SYNTHETIC BIOLOGY PROJECT (http://www.synbioproject.org/about/)

– SYNBIOSAFE (http://www.synbiosafe.eu/)

• Participação dos estudantes na promoção da Biologia Sintética. O estímulo à criatividade nos laboratórios de garagem e a competições como iGEM por

parte de instituições respeitadas como MIT, Harvard, Berkeley etc. criam um ambiente

favorável. O livre acesso à informação e ao uso dos biobricks disponíveis e permitidos não

tem volta atrás.

• Envolvimento de designers, artistas plásticos e cineastas. Exposições e festivais de cinema temáticos, permitem a divulgação e a apresentação de

diferentes formas de percepção da biologia sintética, favoráveis ou não.

– BIO:FICTION SCIENCE, FILMS AND ART FESTIVAL ( http://bio-fiction.com/videos/?p=41)

– SUPER CELL ORGANIZATION / Super cell market (http://www.super-cell.org/ )

É NECESSÁRIO REGULAR COM MAIS RIGOR?

• A “Presidential Commission for the Study of Bioethical Issues” recomenda um sistema regulatório incipiente de maneira a maximizar os benefícios e minimizar os riscos (EEUU, 2010). As recomendações ao presidente Barack Obama podem ser resumidas em uma vigilância prudente.

• Existe uma regulação para a Biologia Sintética (Estados Unidos e União Europeia) htttp://synberc.org/sites/default/files/Concise_Guide_Synbio_Regulation.doc (10/1/2012).

• O consenso geral é de não haver necessidade de incrementar a regulação específica para a biologia sintética.

• Não é possível limitar o acesso a materiais e equipamentos. Tal como está crescendo a biologia sintética, em um sistema transparente de código aberto (open source), uma regulação estrita acabaria limitando o acesso ao saber.

Mais de 100 organizações solicitam mais regulação e inclusive uma moratória. SYNBIOWATCH http://www.synbiowatch.org/

Contudo, o desenvolvimento da Biologia Sintética deve ser acompanhado de perto, levando em conta três perspectivas:

– Biossegurança (combinações de biobricks, liberação no

ambiente e sistemas de contenção, propriedade intelectual,

sistemas ortogonais, medidas a tomar em caso de acidente

etc.)

– Biosseguridade (responsabilidade das empresas que sintetizam

DNA, possibilidade de mal uso de equipamentos e organismos

etc.)

– Bioética (design de seres vivos, propriedade intelectual etc.)

CONSIDERAÇÕES FINAIS

www.ort.org.br MariaAntonia@ort.org.br

maria.antonia@bteduc.bio.br

MUITO OBRIGADA A TODOS