Sobre Mira Melke

Estudante, Blogueira, Cientista e Sonhadora...

Primeira Mesa Redonda do Clube de Biologia Sintética da USP

A Monique já tinha dado as caras no blog – leia aqui, mas ainda não tinha participado das reuniões do clube. Veio de São Carlos só para nos conhecer, que honra! Nós, nada bobos, aproveitamos para para fazer uma breve discussão sobre o contexto da biologia sintética nos EUA – mais precisamente em boston, onde ela esteve e participou do iGEM com a Universidade de Boston – e no Brasil. Estamos engatinhando frente à pesquisa americana, mas estamos no caminho. É isso que importa. Encontros assim servem para abrir nosso olhos e olharmos mais adiante, onde queremos chegar.

Nesse encontro discutimos sobre os projetos e os perfis das equipes participantes, arrecadação de fundos e as diferenças Brasil-EUA. A Monique nos deu uma introdução sobre o projeto que realizaram, e é claro, contamos como foi a experiência do nosso time frente à competição.

Dividi o vídeo em 5 partes, e por temas. Assim pode ficar mais fácil para assistir. Aproveitem e sintam-se livre para fazerem perguntas. Podemos continuar a discussão por aqui.

Parte 1 – Apresentações Equipes do iGEM e Perfil 

Parte 2 – Financiamentos e Captação de Recursos

Parte 3 – O de Time de Boston (BU) e Comparações

Parte 4 – Os Projetos da USP-UNESP 

Parte 5 – Jamboree 

Aproveito para indicar a leitura sobre o time de Groningen. Já falamos neles por aqui.

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Experiência em Biologia Sintética – Monique Gasparoto

A Biologia Sintética é extremamente motivadora. Para provar isso e para mostrar o quão importante e distinta pode ser uma experiência em Biologia Sintética acima do equador convidei uma amiga, companheira dos tempo de Biomol (Ciências Físicas e Biomoleculares) para escrever um pouquinho para a gente.

Quem fala agora é a Monique:

Monique

Biologia sintética: impossível não se apaixonar!

Minha história com a Biologia Sintética começou como toda história de amor, umas paquerinhas para cá, um google search para lá, mas nada muito sério. A primeira vez que ouvi falar da área foi em 2009, quando nem havia descrições em português. O amor adormeceu enquanto eu me desdobrava para ser aprovada em todas as disciplinas do curso de Ciências Físicas e Biomoleculares da USP de São Carlos, do qual atualmente sou aluna do último ano. Envolvi-me em outra área de pesquisa, o mundo continuou a andar, mas quando eu menos esperava fui me reencontrar com minha paixonite dos tempos de caloura.

Como bolsista do programa Ciências sem Fronteiras, passei um ano na Boston University e além da incrível experiência de intercâmbio, tive a oportunidade de trabalhar no laboratório do professor Doug Densmore (CIDAR) e fazer parte do time do iGEM da Boston University. Eu não poderia sonhar em um lugar mais incrível para me aproximar da Synbio: estar em Boston onde as primeiras bases da área foram lançadas, fazer pesquisa em um laboratório exclusivamente de Biologia Sintética – em que todo mundo tem o site do Registry nos favoritos(!), assistir a palestras e seminários dos pesquisadores referência da área, como o Jim Collins, com quem dividíamos espaço de laboratório , visitar o Headquarters do iGEM e muitos outros aspectos me fizeram ter a certeza de que a Synbio veio para ficar não só na minha vida, mas certamente na de todos os que a conhecem.

O projeto que desenvolvemos para a competição trabalhava os três pilares do iGEM: construção, caracterização e compartilhamento das informações do Registry. Para isso introduzimos na competição o método de Clonagem Modular (MoClo) descrita por Weber et al, propusemos um protocolo de caracterização padrão para circuitos com proteínas fluorescentes usando citometria de fluxo e esboçamos uma página comum a ser usada no Registry em que as  informação sobre as partes poderiam ser geradas automaticamente a partir do Clotho, uma plataforma para Biologia Sintética desenvolvida pelo meu orientador, Doug Densmore.  Mais detalhes vocês podem conferir na nossa Wiki.

Foi um período de aprendizado intenso, porque era a primeira vez que o Densmore Lab apoiava um time de WetLab, a tradição dos anos anteriores era o time de software. Éramos dois alunos de graduação orientados por três alunos de doutorado e uma pós-doc, e nunca imaginei participar de um ambiente tão colaborativo e estimulante. É claro que parte disso é devido à excelente estrutura do laboratório e às facilidades dos meios de pesquisa, quem não ficaria feliz e contente com sequenciamentos de DNA que ficam prontos no mesmo dia e enzimas que chegam ao laboratório em no máximo 48h após a encomenda!? Mas o diferencial dessa experiência veio da oportunidade de vivenciar um ambiente de apaixonados por Biologia Sintética e perceber como eles desenvolvem suas pesquisas: com muita competência, muito estudo e muita motivação!

O que mais me cativa nessa área da ciência que agrega à biologia molecular conceitos e ferramentas da engenharia é que tão importante quanto o conhecimento técnico, é a inovação e a criatividade. Características que eu pude testemunhar de perto em todos aqueles que participaram do iGEM, e que ficaram ainda mais nítidas quando na fase final da competição em Boston, times do mundo inteiro, desde do Leste Asiático até a América do Sul se reuniram para sonhar, discutir e compartilhar suas propostas para tornar o mundo melhor, “one part at a time”.

Talvez não haja outro grupo de (malucos) cientistas que acredite tanto que seus projetos e conhecimentos podem mudar o mundo. Aí está o brilho da Synbio, que uniu pesquisadores de fronteira que não queriam mais ficar confinados às suas especialidades, mas decidiram sair de sua zona de conforto e ousar e empreender em grupos multidisciplinares.  A ousadia desses biólogos sintéticos é tão grande que são capazes de investir cifrões de patrocínio e meses de trabalho em uma competição em que o grande prêmio, aos olhos dos mais céticos, é somente um BioBrick gigante. É como dizem por aí, a biologia sintética tem razões que a própria razão desconhece.

Empreendedorismo, Inovação e Biologia Síntetica

empreendendo em biologia sintética

A princípio, traçar um paralelo entre empreendedorismo e biologia sintética pode ser um pouco complicado, principalmente se pensarmos em complexidades de projetos e na falta de investimento em pesquisa que  temos aqui no Brasil advinda da iniciativa privada.

A  visão de não investir em pesquisa e inovação está se alterando e hoje grandes empresas já olham para as universidades como fontes  de tesouros – geração de conhecimento e mão-de-obra especializada. Mas não são apenas as grandes empresas que podem se beneficiar desse crescimento da pesquisa. Universitários com boas ideias e atitudes empreendedoras estão mostrando que inovar é o primeiro grande passo para o sucesso. Com auxílio de incubadoras ou investidores muitos jovens das formações mais distintas levantam-se dos bancos das salas de aulas e laboratórios e assumem um novo posto: o de empresário.

A biologia sintética surge como uma ferramenta muito interessante para aqueles que gostam de inovar e tem boas ideias. Apesar da aparente complexidade, os processos laboratórias estão cada dia mais baratos e “automatizados” permitindo que sejam desenvolvidos processos metabólicos em organismos como se desenvolve uma linha de produção numa empresa. Saber usar a maquinaria celular (enzimas, por exemplo) ao nosso favor pode ser a diferença entre processos químicos demorados e caros ou uma síntese biológica com baixo custo, alta produtividade, pureza e rapidez.

Muitas áreas diferentes podem se beneficiar do estudo da biologia molecular de forma automatizada e muitos exemplos da aplicação de microrganismos podem ser citadas: alimentos, combustíveis, fármacos até mesmo circuitos elétricos já receberam suas contribuições dos organismos geneticamente modificados. Apesar de pensar que a biologia sintética pode transformar o mundo, podemos começar transformando nossas vidas com ideias simples mas lucrativas, como fez o grupo vencedor do iGEM de 2012 que desenvolveu um detector para carne em decomposição e como fizemos ao desenvolver o plasmídeo plug and play e como pretendemos fazer agora em 2013 com os projetos que estamos começando a desenvolver.

Para ajudar a ilustrar, vou dar um exemplo, mas sem nome de pessoas ou compostos. (rs)  O laboratório de um dos meus professores encontrou uma bactéria capaz de produzir uma substância antioxidante que acreditava-se ser produzida apenas por plantas. O custo de plantação, extração e purificação da substância é bastante alto e isso faz com que o valor de mercado dessa tal substância seja muito elevado. Identificar, isolar e manipular os genes responsáveis por essa propriedade tão única da bactéria e transferi-los para um organismo mais conhecido e manipulável, como a E.coli pode significar uma grande economia para produção, uma patente e um lucro gigantesco para aquele que conseguir produzir em um frasco num shaker quantidade similar do composto que é produzida por uma fazenda inteira.

E aí? Vamos ficar ricos com a Biologia Sintética? Não sei, mas essa já é uma boa ideia.

Bactéria Sintética Segundo Craig Venter

O Anúncio da criação da bactéria sintética pelo J. Carig Venter Institute  (JCVI) foi há pouco mais de dois anos, em 2010. Na época, cientistas de várias regiões do mundo e de áreas distintas se pronunciaram a respeito do que o Próprio Venter chamou de “A Criação de uma nova vida”. Afirmação extremamente questionável, mas que movimentou a mídia como poucos cientístas conseguiram fazer até hoje. Essa afirmação foi tema do meu trabalho para a disciplina de Filosofia da Biologia e resolvi compartilhá-lo com vocês.

A base do meu trabalho foram dois artigos. O Primeiro deles é o publicado pela Science e pelo grupo do JCVI, intitulado “Creation of a Bacterial Cell Controled by a Chemically Synthesized Genome”. Reporta o design  síntese e organização de um genoma completo de uma bactéria. Esse genoma foi posteriormente transplantado em uma bactéria que teve seu material genético extraído por completo.

O segundo, publicado pela Nature, apenas 7 dias depois, intitulado “Life After the Synthetic Cell” traz a opinião de oito especialistas na área da Biologia Sintética sobre as implicações para a ciência e para a Sociedade da “Célula Sintética” feita pelo JCVI.

Ambos os artigos podem ser encontrados facilmente no pubmed.

Antes de entrarmos propriamente na discussão filosófica, quero apresentar brevemente a proposta do trabalho  e a metodologia utilizada.  Na apresentação, está resumida em apenas um slide, mas quero detalhar um pouco de cada etapa.

Minimização do Material Genético

Essa etapa consistiu em determinar, a partir de dois organismos simples (duas cepas (linkar uma referência explicando a palavra cepa) de Mycoplasma mycoides) com o genoma conhecido.  Muitos anos foram necessários para estabelecer o conjunto de genes que era estritamente necessários para a sobrevivência da bactéria. 100 de 485 genes testados foram considerados dispensáveis quando inibidos um de cada vez.

Design do Genoma

A combinação do resultado da minimização com algumas sequências de controle (watermarks) formou o genoma base para a síntese.  Ele precisava conter apenas os genes essenciais para a  sobrevivência da bactéria, ainda que o papel desses, individualmente,  não tivesse sido elucidado.

O design da sequência foi realizado digitalmente.

Síntese em Quatro etapas

Essa síntese foi, de fato, o grande feito realizado pelo grupo. Eles “montaram” a partir de  partes sintéticas bem pequenas um genoma com 1.08 mega pares de bases.  No primeiro estágio, 10 cassetes de 1080 pb sintetizados (overlapping  synthetic oligonucleotides) foram combinados, formando 109 assemblies de aproximadamente 10kb – setas em azul. Esses, em grupos de 10, foram recombinados para produzir os assemblies com aproximadamente 100 kb – setas em verde. Na etapa final, 11 desses foram combinados para produzir o genoma completo – circulo vermelho. Essas etapas foram realizadas, primeiramente em E.coli, as etapas finais, foram realizadas utilizando leveduras.

Para um melhor entendimento dos processos, recomendo que vá direto ao paper. Algumas leituras auxiliares podem ser necessárias.

Transferência do Genoma

O genoma sintetizado e montado foi transplantado em uma bactéria recipiente (Mycoplasma capricolum) que teve seu material genético totalmente removido. Toda a maquinália celular ( enzimas, organelas,membranas) estava intacta. Dessa forma, os elementos que seriam controlados pelo novo genoma e que atuariam sobre ele estavam presentes. Observe também que o gênero das bactérias (a que serviu como base para o genoma e a que recebeu o material genético sintetizado) é o mesmo. Sendo assim, é esperável que não haja rejeição ao novo material genético e morte da célula.

Após todos esses processos e análise do sucesso do transplante  a “nova” bactéria foi capaz de auto-replicação e apresentou o crescimento logarítmico característico das bactérias. Algumas mutações ocorreram durante o processo, mas essas não alteraram o desempenho da célula. Dessa forma, foram mantidas.

Depois de milhares de replicações celulares, as características da célula, bem como todos os seus componentes celulares eram derivados do novo genoma sintetizado, não guardando nenhuma informação da célula recipiente. Com isso em mente, os cientistas do JCVI afirmaram que de fato, criaram uma célula sintética.

Tal afirmação foi extensamente questionada por boa parte da comunidade científica. Para não alongarmos muito a discussão, aconselho que sigam pela apresentação, e observem as opiniões e divergências sobre o assunto.

Minha opinião também se encontra a apresentação e estou disponível para continuarmos essa conversa pelo comentários, caso se sintam a vontade. Em caso de dúvidas, comente.

Apresentação disponível em: http://prezi.com/veskghxybqgv/nature-entra-na-discussao/

Um Abraço.

Time Brown-Stanford e suas máquinas marcianas

Marte não está tão distante assim. Pelo menos é isso que afirmam os participantes do time Brown-Stanford do iGEM 2011. Os projetos desenvolvidos por eles utilizam o princípio dos exploradores: “Vamos usar o que encontrarmos no local.” No entanto, quando paramos para pensar em Marte, não conseguimos imaginar que lá haja uma fonte de recursos que facilitaria nossa “mudança” para lá. Pensando nas nossa necessidades primárias, e nas condições dos planeta vermelho, eles  em companhia dos caras da NASA,  decidiram por atacar principalmente duas questões: Energia e Abrigo.

Para o Primeiro, eles desenvolveram o projeto Powercell que consiste em modificar uma bactéria fotossintetizante para produzir compostos de carbono e nitrogênio que servirão de energia para movimentar outras máquinas biológicas, como aquelas que produzem álcool e outros combustíveis a partir de compostos orgânicos.  Em um resumo simplista, podemos dizer que eles farão combustível a partir de sol e ar. Mas não é só para produzir combustível que serve a matéria orgânica da PowerCell. Ela alimentará outras bactérias que podem produzir alimentos, remédios e até abrigos. Sim, Abrigos.

Assim introduzimos o segundo projeto e carro chefe das pesquisas: os REGObricks. Consiste em utilizar bactérias para a biocimentação de regolitos (composto que recobre a superfície de marte e da lua). Ou seja, fazer tijolos como os de concreto e com esses, construir abrigos e outros tipos de estruturas, como escudos contra radiação e plataformas de pouso.

Na nossa próxima reunião, que acontecerá na quarta feira, dia 12 vamos tentar entender os processos realizados por essas bactérias e como esse time, utilizando os princípios da biologia sintética e ajuda de pessoas e grupos especias tem construído essas máquinas. Marte é a motivação, mas a aplicação dos resultados obtidos por esse grupo pode revolucionar também a nossa vida aqui mesmo na Terra.

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Depois de impressioná-los com os trabalhos dos meninos do time Brown-Stranford, venhos informá-los que o nosso cronograma de reuniões está atualizado. Nos reuniremos semanalmente para discutirmos os avanços da biologia sintética e, é claro, construirmos planos mirabolantes para a nossa participação no iGEM em 2013. Se você ainda não faz parte do clube de biologia sintética e gostaria de participar inscreva-se no post abaixo e solicite sua participação no nosso grupo do google. Não é preciso ser especialista, também não é preciso ser da usp. Você pode nos acompanhar totalmente on-line. Nós transmitimos nossa reunião ao vivo, via Livestream.
Se você já faz parte do clube, fique atento ao e-mail. Confirmarei por lá o local exato da reunião.

Um Grande Abraço.  Até terça!!

ps: depois de terça colocarei um resumo e a apresentação da reunião. Vocês não terão desculpa para não conhecer essas bactérias interplanetárias.

Novidades para o Clube e um Super Prêmio

Olá interessados e interessadas em biologia sintética do meu Brasil.
Semana passada, mais precisamente no dia 15 de Agosto, demos início às reuniões do clube de biologia sintética. Nessa reunião, o Otto explicou direitinho o que é a biologia sintética e entendemos o nosso papel como agentes da inovação. Certo?

Quem participou com a gente, seja na sala ou via Livestream ficou bastante empolgado. (Se você perdeu a reunião e gostaria de assisti-la, basta entrar em nosso canal no Livestream – aconselho que pule os 5  primeiros minutos, pelo menos.)

Ao final, entregamos um formulário para os participantes. Para conhecer seus interesses e claro, conseguir os seus emails para enche-los de spam  para marcamos as nossas próximas reuniões. Ainda não temos certeza da data. Sabe por quê?? Porque você ainda não preencheu o formulário.

Que tal fazer isso agora??

Agora que você preencheu esse formulário posso te dizer que criamos um grupo no Google para as nossas discussões. Você está mais que convidado para participar. É só clicar aqui: Clube de Biologia Sintética – USP 2012 

Na nossa próxima reunião (que ocorrerá na semana que vem) quem irá vos falar sou eu. \o/ eeeeeeee!! (comemoração para esconder o medo, rs) Estejam preparados para se surpreenderem com um projeto muito interessante do iGEM 2011.

Esse projeto ganhou um prêmio de melhor inovação. Não percam a próxima reunião.

Por falar em prêmio, sabe quem mais ganhou prêmio essa semana?

Achou uma carinha conhecida? Um nome conhecido??
É o Otto, minha gente…
Parabéns coleguinha, você merece. É você que coloca esse clube para funcionar. É você, com esse jeitinho de cientista maluco nos motiva.
ps: Você vai deixar eu brincar com o seu iPad?

Até o próximo post, pessoal. Nos vemos no google groups para marcarmos a reunião.

Grande Abraço.