Síntese de genes mais rápida: DNA sintético pode ser a chave para melhores cuidados de saúde

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  Previsão Quantumrun
• 16 de janeiro de 2023

Resumo do insight

A síntese química do DNA e sua montagem em genes, circuitos e até genomas inteiros revolucionaram a biologia molecular. Essas técnicas tornaram possível projetar, construir, testar, aprender com os erros e repetir o ciclo até que o resultado desejado seja alcançado. Essa abordagem está no centro da inovação da biologia sintética. 

Contexto de síntese de genes mais rápido

A síntese transforma o código genético digital em DNA molecular para que os pesquisadores possam criar e produzir grandes quantidades de material genético. Os dados de DNA disponíveis se expandiram graças às tecnologias de sequenciamento de próxima geração (NGS). Esse desenvolvimento levou a um aumento nos bancos de dados biológicos contendo sequências de DNA de todos os organismos e ambientes. Os pesquisadores agora podem extrair, analisar e modificar essas sequências com mais facilidade devido à maior eficiência do software de bioinformática.

Quanto mais informações biológicas os cientistas tiverem da "árvore da vida" (a rede de genomas), melhor eles entenderão como os seres vivos estão relacionados geneticamente. O sequenciamento de próxima geração nos ajudou a entender melhor as doenças, o microbioma e a diversidade genética dos organismos. Esse boom sequencial também permite o crescimento de novas disciplinas científicas, como a engenharia metabólica e a biologia sintética. O acesso a essas informações não apenas melhora os diagnósticos e a terapêutica atuais, mas também abre caminho para novas descobertas médicas que terão um impacto duradouro na saúde humana. 

Além disso, a biologia sintética tem potencial para impactar muitas áreas, como a criação de novos medicamentos, materiais e processos de fabricação. Em particular, a síntese de genes é uma das tecnologias promissoras que ajudam a construir e alterar sequências genéticas muito rapidamente, levando à descoberta de novas funções biológicas. Por exemplo, os biólogos frequentemente transferem genes entre organismos para testar hipóteses genéticas ou dar aos organismos de amostra características ou capacidades únicas.

Impacto disruptivo

Sequências curtas de DNA sintetizadas quimicamente são essenciais porque são versáteis. Eles podem ser usados ​​em laboratórios de pesquisa, hospitais e indústrias. Por exemplo, eles foram utilizados para identificar o vírus COVID-19. Fosforamiditas são blocos de construção necessários na produção de sequências de DNA, mas são instáveis ​​e quebram rapidamente.

Em 2021, o cientista Alexander Sandahl desenvolveu uma nova maneira patenteada de fabricar com rapidez e eficiência esses blocos de construção para a produção de DNA, acelerando significativamente o processo antes que esses componentes se desintegrem. As sequências de DNA são chamadas de oligonucleotídeos, amplamente utilizadas para identificar doenças, fabricar medicamentos e outras aplicações médicas e biotecnológicas. 

Uma das principais empresas de biotecnologia especializada na fabricação de DNA sintético é a norte-americana Twist Bioscience. A empresa liga os oligonucleotídeos para criar genes. O preço dos oligos está diminuindo, assim como o tempo necessário para produzi-los. A partir de 2022, o custo para desenvolver pares de bases de DNA é de apenas nove centavos. 

O DNA sintético de Twist pode ser encomendado online e enviado para um laboratório em dias, após o qual é usado para criar moléculas-alvo, que são os blocos de construção de novos alimentos, fertilizantes, produtos industriais e remédios. A Ginkgo Bioworks, uma empresa de engenharia celular avaliada em US$ 25 bilhões, é um dos principais clientes da Twist. Enquanto isso, em 2022, Twist lançou dois controles de DNA sintético para o vírus da varíola humana para ajudar os pesquisadores a desenvolver vacinas e tratamentos. 

Implicações da síntese genética mais rápida

Implicações mais amplas da síntese genética mais rápida podem incluir: 

• A identificação acelerada de vírus causadores de pandemias e epidemias, levando ao desenvolvimento mais oportuno de vacinas.
• Mais biotecnologias e startups com foco em tecnologias de síntese de genes em parceria com empresas biofarmacêuticas.
• Governos correndo para investir em seus respectivos laboratórios de DNA sintético para desenvolver medicamentos e materiais industriais.
• O custo do DNA sintético cada vez mais baixo, levando à democratização da pesquisa genética. Essa tendência também pode levar a mais biohackers que desejam experimentar a si mesmos.
• Aumento da pesquisa genética, resultando em desenvolvimentos mais rápidos em edição de genes e tecnologias de terapia, como CRISPR/Cas9.

Questões a considerar

• Quais são os outros benefícios da produção em massa de DNA sintético?
• Como os governos devem regular esse setor para que ele permaneça ético?