Genoma humano sintético: porque é importante

É como o material da ficção científica.

Arrancar o seu computador. Escolha as características que deseja, talvez olhos castanhos ou habilidade musical ou resistência ao cancro.

E início de imprensa.

Depois, uma máquina no seu laboratório começa a juntar os componentes químicos do ADN.

No final, terá todo o código genético, ou genoma, necessário para criar um humano concebido de acordo com as suas especificações exactas.

Este cenário não é possível agora, mas um grupo de cientistas espera torná-lo realidade, ou pelo menos tecnicamente possível, dentro de 10 anos.

Alguns críticos receiam que esta tecnologia possa levar a bebés de design ou super-humanos genéticos.

Mas o grupo de investigadores diz que os seus planos são menos fantasiosos, quanto mais não seja uma mudança de jogo para o campo da engenharia genética.

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Escrever o genoma humano de forma mais barata

O genoma humano é constituído por quatro subunidades químicas, nucleotídeos, que formam o código genético do nosso ADN e genes.

A ordem específica dos nucleótidos determina o aspecto e o funcionamento dos nossos corpos, embora as condições ambientais também tenham um efeito.

Variações no código genético podem levar a doenças como a doença de Tay-Sachs, fibrose cística e até à cegueira cromática. A modificação destas partes do genoma poderia curar estas doenças.

Os cientistas já têm a capacidade de sintetizar, ou “sintetizar”, ou "escrever", Segmentos de ADN de nucleótidos.

Isto tem sido feito com bactérias, vírus e levedura. E pedaços ainda mais curtos de ADN humano.

Mas não suficientemente rápido ou barato para sintetizar os 3 mil milhões de pares de bases que compõem todo o genoma humano.

Os investigadores esperam que o novo projecto dê o mesmo tipo de ímpeto tecnológico a "escrever" ADN que o Projecto Genoma Humano fez para o genoma humano "ler" a nossa estrutura genética.

"O principal objectivo do HGP-write é reduzir os custos de engenharia e teste de grandes genomas (a partir de 0.1 a 100 mil milhões de pares de bases) em linhas de células em mais de 1.000 vezes em 10 anos", escreveu o grupo em 2 de Junho na revista Ciência.

Isto incluiria não só o genoma humano, mas também outros organismos importantes para a agricultura, saúde pública e aplicações médicas.

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Desafios para o seu funcionamento

Um dos desafios de fazer este projecto funcionar é fazer com que todo o genoma, ou parte do genoma, entre numa célula hospedeira. Este hospedeiro pode ser uma célula de mamífero ou outro organismo como a bactéria E. coli.

Construir um genoma a partir do zero é também muito diferente de modificar um genoma existente, algo que pode agora ser feito com tecnologias tais como CRISPR / Cas9.

Os cientistas terão de engendrar o genoma para manter o funcionamento normal da célula. Isto pode ser auxiliado pela utilização de software informático. Um dos principais intervenientes no projecto é a empresa de software de computador Autodesk.

Mas, mais importante ainda, será necessária uma maior compreensão do que cada secção do genoma faz, e os cientistas estão apenas a começar a arranhar a superfície.

No entanto, o grupo espera que uma abordagem de "aprendizagem por construção" irá ajudá-los a fazer progressos nesta área.

“Conhece todas as partes necessárias [para fazer um cromossoma], por isso pega nessas partes e reconstrói-as. Se funcionar, verá que estava certo ", disse Torsten Waldminghaus, Ph.D.D., um microbiologista sintético no LOEWE Centre for Synthetic Microbiology na Alemanha, que não está envolvido no projecto. Notícias científicas.

Tal como com o primeiro Projecto do Genoma Humano, será necessário desenvolver novas tecnologias ao longo do caminho para acelerar o processo de escrita. E para o tornar mais barato.

Os investigadores começariam por escrever segmentos mais pequenos do genoma e trabalhariam até peças mais longas. Isto acabará por ter benefícios indirectos.

"Os produtos tangíveis podem ser lentos no início, mas escrever ADN mais barato e em grande escala tornará os investigadores mais eficientes e completos no seu trabalho, levando a um potencial virtualmente ilimitado de produtos indirectos", Danielle Tullman Ercek, Ph.D.D., um engenheiro bioquímico da Universidade da Califórnia, Berkeley, disse Científico Americano.

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Usos para o genoma humano sintético

As aplicações potenciais que poderiam surgir deste projecto variam de relativamente normais a eticamente questionáveis.

Um destes projectos-piloto é a criação de células "ultra-seguro" que são resistentes a vírus e cancro.

Estas poderiam ser sob a forma de células estaminais. Estes já estão a ser testados como terapias para doenças como a artrite reumatóide e a doença pulmonar.

As células estaminais funcionam para tratar doenças porque se podem multiplicar rapidamente. Mas esta é também uma característica das células cancerígenas. Uma das preocupações persistentes sobre a terapia com células estaminais é que as células estaminais se tornem cancerosas.

Isto poderia ser evitado através da engenharia de células estaminais com um genoma sintético menos susceptível de sofrer mutações e causar cancro.

"Uma variante da biologia sintética codificada para nunca se tornar cancerosa seria preferível", disse Paul Freemont, Ph.D.D., chefe da Secção de Biologia Estrutural do Imperial College London. Novo cientista.

Um genoma sintético poderia também ser utilizado para modificar o genoma de outro animal. Os órgãos de um porco "humanizado" podem ser mais adequados para transplante em pessoas, menos susceptíveis de serem rejeitados pelo sistema imunitário da pessoa.

Um projecto-piloto exige mesmo a criação de um "genoma de referência" que inclui as variantes mais comuns de todos os genes do fígado.

Isto poderia ser usado para testar variações genéticas uma a uma para ver como afectam a função do corpo ou o desenvolvimento de uma doença.

"Poderia usar esta tábua em branco, este iogurte natural da humanidade, para localizar os diferentes genes e descobri-lo", George Church, Ph.D.D., professor de genética na Universidade de Harvard.

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Custo elevado do genoma sintético

O grupo espera lançar o seu projecto ainda este ano com um financiamento de 100 milhões de dólares das Escuteiras "fontes públicas, privadas, filantrópicas, industriais e académicas em todo o mundo".

Dr. Francisco S. Collins, Ph.D.D., director dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), disse que o NIH, uma importante agência de financiamento nos Estados Unidos, não tem planos para financiar este tipo de projecto neste momento. .

Numa uma declaraçãoCollins disse que o NIH "não achou oportuno financiar um projecto orientado para a produção em grande escala" tal como a proposta.

O custo global do projecto de 10 anos será provavelmente enorme, mas o grupo espera que seja inferior aos 3 mil milhões de dólares gastos no primeiro Projecto do Genoma Humano”, disse Esther Ekhart, proprietária do Projecto do Genoma Humano.

Alguns investigadores disseram Natureza que o projecto estava a centralizar desnecessariamente os esforços já em curso nas empresas que trabalham neste campo.

Outros críticos questionam se os benefícios declarados do grupo justificam o custo.

“Penso que desenvolver os instrumentos para fazer uma grande sequenciação genética é um importante objectivo humano. Criar um genoma [humano] totalmente novo é um tipo diferente de projecto”, disse Laurie Zoloth, PhD, do NYU Langone Medical Center, à Science.D., Bioética da Northwestern University.

Numa tentativa de acalmar os receios de que os cientistas venham a criar uma nova raça de super-humanos, o co-líder do grupo disse à Scientific American que as células contendo um genoma sintético seriam engendradas de modo a que, se alguma vez se tornar um humano completo, não seja capaz de se reproduzir a si próprio.

"Não estamos a tentar fazer um exército de clones ou iniciar uma nova era de eugenia", Jef Boeke, Ph.D., disse à Scientific American.D., NYU Langone Medical Center biólogo sintético. "Esse não é o plano".

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