Impactos da biologia sintética na Revolução 4.0 e na bioética

Gabriela dos Santos destaca que não se podem frear os avanços da Revolução 4.0 e da biotecnologia. O caminho é discutir o emprego dessas tecnologias de forma ampla e responsável.

Sempre que se fala em manipulação genética e biotecnologia há um misto de euforia, pelo mundo de possibilidades que se abrem, e de medo, pelos riscos desses avanços ameaçarem a própria vida. Para a bióloga Gabriela Ribeiro dos Santos, esses riscos são reais, mas, segundo ela, não se pode perder de vista que essa é uma questão que sempre esteve associada aos avanços tecnológicos de sociedades humanas. “Muito antes da engenharia genética, já se usavam armas químicas e biológicas com grande poder destruidor. Não podemos ignorar o poder letal do agente laranja empregado na Guerra do Vietnã, do gás VX usado em atos terroristas, assim como de microrganismos naturais, como a bactéria Anthrax e o vírus Ebola. Estes dois agentes biológicos, por exemplo, não sofreram qualquer alteração feita pelo homem e são mais letais do que qualquer microrganismo ‘engenheirado’”, observa, na entrevista concedida por e-mail à IHU On-Line.

É por isso que, com relação aos riscos, Gabriela chama atenção: “tenho minhas dúvidas se estaria mais associado ao aparecimento das novas tecnologias ou à natureza humana e suas características culturais”. Formulação que constrói a partir de sua experiência na relação com pacientes e pesquisadores do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP. “Tenho visto que pessoas criativas, dotadas de senso de empatia, que trabalham com saúde assistencial em nosso sistema público, que enfrentam situações limites no dia a dia, querem genuinamente melhorar a interação com o paciente para entregar um serviço de qualidade”, conta. E acrescenta: “além disso, acredito que se perdermos o ‘caráter humano’ não teremos soluções para humanos”.

Assim, a pesquisadora defende que “a discussão sobre bioética no mundo atual é extremamente importante. Debates como este devem ser estimulados em todos os níveis da educação formal e da difusão sobre o conhecimento científico”. “Não me parece, portanto, que impedir o avanço das tecnologias de edição gênica e biologia sintética garantiria segurança. A questão é bem mais complexa e deve ser tratada com seriedade e profundidade”, acrescenta. Para tanto, acredita que seja fundamental a promoção de debates acerca da bioética não somente entre os pesquisadores, mas envolvendo todos “atores da cadeia de inovação: academia, governo e setor produtivo”. “O Brasil tem muito o que melhorar nesta articulação”, sintetiza.

Gabriela Ribeiro dos Santos é bióloga, formada na Universidade Estadual de Campinas - Unicamp, concluiu mestrado em bioquímica no Instituto de Química da Universidade de São Paulo - USP e desenvolveu seu trabalho de doutorado em genética e biologia molecular de microrganismos na Universidade de Manchester, Inglaterra. Desde 2011, vem se especializando e atuando na promoção e apoio a pesquisa e inovação em Instituições Científicas e Tecnológicas do Estado de São Paulo. Atualmente, é gestora Técnica de Inovação do Centro de Inovação Tecnológica do Instituto Central do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP.

Confira a entrevista.

IHU On-Line – Podemos afirmar que a revolução tecnológica, a chamada Revolução 4.0, tem elevado o campo científico da saúde a um outro paradigma? Por quê? E o que isso representa na prática?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Sim, sem dúvida, podemos fazer a afirmação de que a Revolução 4.0 mudou o paradigma da saúde. As mudanças já são perceptíveis em todas as dimensões: (i) em processos de gestão, (ii) na medicina preventiva, (iii) assistiva, (iv) diagnóstica e (v) terapêutica. A utilização de sistemas de captação de dados, que vão do prontuário eletrônico – com dados clínicos e laboratoriais – a dados coletados diretamente do indivíduo, no decorrer de suas atividades diárias, pelos chamados “wearables”, capazes de monitorar sinais vitais, atividade física, hábitos alimentares etc., que podem ser integrados, processados e analisados, já é uma realidade para um número significativo de pessoas no mundo.

Esta infinidade de informações tem retroalimentado a ciência de forma sem precedentes. A ciência que é capaz de responder a questões e desafios da saúde, cada vez mais complexos, tornou-se multidisciplinar e integra os mundos físico, biológico e digital.

IHU On-Line – E, mais especificamente, quais os efeitos da Revolução 4.0 na biotecnologia?

Gabriela Ribeiro dos Santos – A biotecnologia tem testemunhado um enorme avanço nas últimas décadas. Dentre muitos fatores, destaco (i) o barateamento e aumento da capacidade de sequenciamento em larga escala, (ii) novas metodologias de estudo de expressão gênica de forma exploratória, abrangendo todo o genoma, e não mais restrito a sequências e marcadores previamente conhecidos, (iii) a bioinformática e a capacidade de análise de dados em larga escala, e (iv) as novas tecnologias de biologia sintética.

A biologia sintética, em seu sentido mais amplo, existe há mais de 40 anos. Na última década, a chamada “Crispr” mudou o padrão de possibilidades, facilitando e barateando em muito a edição gênica (CHARPENTIER, E.; DOUDNA, A. J. Biotechnology: rewriting a genome. Nature, v. 495, 2013). Para citar um dos muitos exemplos da revolução 4.0, o trabalho de George Church e colaboradores, da Harvard Medical School (CHURCH; GAO; KOSURI, 2012), aperfeiçoado por Goldman e colaboradores (GOLDMAN et al., 2013), possibilitou a conversão da linguagem binária (0s e 1s) usada em programas de computadores em código genético composto pelos nucleotídeos As, Ts, Cs e Gs.

Esses cientistas conseguiram codificar a informação de um texto de William Shakespeare em forma de ácido nucleico, amplificá-la in vitro, sequenciá-la e convertê-la de volta em código binário, para então recuperar o texto original. O mesmo processo foi feito in vivo, estocando-se a informação em bactérias e expressando imagem além de texto. Estava criado o gravador biológico, com uma capacidade de estocagem um milhão de vezes maior do que a de um disco rígido (veja este e outros exemplos em “Automação e Sociedade – quarta revolução industrial, um olhar para o Brasil – Ferraz, Soares e Ribeiro-dos-Santos, Cap. 8. Mundo Biológico, Brasport. 2018”).

IHU On-Line – Não há dúvida de que a tecnologia é uma grande aliada nos tratamentos médicos e de cuidados com os pacientes, mas quais os riscos de todo esse avanço se converter em relações tecnicistas, desfigurando o caráter humano das Ciências da Saúde?

Gabriela Ribeiro dos Santos – O risco existe. Mas tenho minhas dúvidas se estaria mais associado ao aparecimento das novas tecnologias ou à natureza humana e suas características culturais. Falando da minha própria experiência com pessoas que me procuram no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, com ideias para solução de problemas que impactam a saúde, posso afirmar que, na grande maioria das vezes, a motivação da ideia foi um problema real, cuja solução traria significativo impacto e ganho social. Tenho visto que pessoas criativas, dotadas de senso de empatia, que trabalham com saúde assistencial em nosso sistema público, que enfrentam situações limites no dia a dia, querem genuinamente melhorar a interação com o paciente para entregar um serviço de qualidade.

Além disso, acredito que se perdermos o “caráter humano” não teremos soluções para humanos. É claro que não basta a boa intenção do profissional-criativo, que está em contato direto com o problema, mas de todos os atores da cadeia de inovação: academia, governo e setor produtivo. O Brasil tem muito o que melhorar nesta articulação.

IHU On-Line – Como podemos compreender o que significa a revolução que se vive atualmente no campo da biologia sintética? E, na prática, como a manipulação precisa de sistemas biológicos tem afetado a vida cotidiana?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Hoje temos exemplos reais no mundo, em que (i) animais de estimação foram clonados sob encomenda, (ii) algumas crianças já nasceram de embriões editados geneticamente para serem resistentes ao HIV (pelo menos à via predominante de infecção pelo HIV), (iii) animais foram gerados em úteros artificiais, (iv) um coração foi literalmente impresso a partir de células diferenciadas em laboratório etc. Temos também uma meia dúzia de drogas e agentes aprovados pela Food and Drug Administration - FDA para terapia gênica, porém o acesso a este tipo de terapia é ainda muito restrito por várias barreiras técnicas e pelo altíssimo custo .

De qualquer forma, esses exemplos marcam o potencial incalculável da biologia sintética e da medicina de precisão. Neste sentido, há um vasto campo de desenvolvimento de tratamentos de doenças crônicas e infecciosas, como diferentes tipos de câncer, diabetes, hepatites, HIV/Aids, para os quais se consideram características genéticas do indivíduo e do agente causador da doença. O grande desafio é como tornar a medicina de precisão acessível à maioria da população.

IHU On-line – Quais os riscos desse enorme salto que temos dado no campo da biologia, especialmente na genética?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Quase 45 anos se passaram após a famosa Conferência de Asilomar , na Califórnia, que reuniu os maiores cientistas do mundo para discutir aspectos de segurança e ética sobre a então nascente “tecnologia do DNA recombinante”, ou “engenharia genética”. O temor de que as cepas transformadas da bactéria Escherichia coli, principal veículo de clonagem gênica da época, pudessem contaminar o ambiente e outros organismos, gerando quimeras inesperadas e descontroladas, não se concretizou. De qualquer forma, foi sugerido um guia de cautela e critérios de segurança laboratorial, além de uma espécie de moratória, até que se tivesse um maior conhecimento e domínio do assunto.

Em retrospectiva, muitos cientistas concordam que a iniciativa de Asilomar foi um exemplo praticamente único na história da biotecnologia. De lá para cá, o desenvolvimento tecnológico foi incomparavelmente mais amplo e profundo do que a discussão e alinhamento sobre os aspectos éticos e de biossegurança, principalmente no que se refere à manipulação de embriões humanos .

O risco, portanto, existe. Entretanto, muito antes da engenharia genética, já se usavam armas químicas e biológicas com grande poder destruidor. Não podemos ignorar o poder letal do agente laranja empregado na Guerra do Vietnã, do gás VX usado em atos terroristas, assim como de microrganismos naturais, como a bactéria Anthrax e o vírus Ebola. Estes dois agentes biológicos, por exemplo, não sofreram qualquer alteração feita pelo homem e são mais letais do que qualquer microrganismo “engenheirado”. Não me parece, portanto, que impedir o avanço das tecnologias de edição gênica e biologia sintética garantiria segurança. A questão é bem mais complexa e deve ser tratada com seriedade e profundidade .

IHU On-Line – Como mensurar a importância da bioética num mundo de grandes transformações tecnológicas e científicas?

Gabriela Ribeiro dos Santos – A relação do homem com o computador pessoal (celular, tablets, relógios, pulseiras, óculos etc.), a comunicação entre os objetos, a computação em nuvem e a inteligência artificial já são atividades rotineiras que impactam a ciência sem que haja, na mesma proporção, um controle ou domínio sobre suas consequências e rumos no campo da bioética. Pelo que discutimos acima, fica claro que a discussão sobre bioética no mundo atual é extremamente importante. Debates como este devem ser estimulados em todos os níveis da educação formal e da difusão sobre o conhecimento científico.

IHU On-Line – A bioética tem conseguido acompanhar esses avanços dos últimos tempos? Por quê?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Acredito que não. No caso da tecnologia CRISPR, por exemplo, notícias de que cientistas haviam usado CRISPR-Cas9 para engenharia genética de embriões humanos (LIANG et al., 2015), suscitou preocupação na classe científica no mundo todo, levando os governos dos Estados Unidos, Grã-Bretanha e China a estabelecerem uma espécie de moratória referente a experiências que causassem alterações permanentes no genoma humano e modificações em células reprodutivas (BALTIMORE et al., 2015). Isso não impediu que experiências continuassem em muitos laboratórios do mundo. Tanto foi que, em 2017, uma equipe de cientistas, incluindo esses mesmos países, corrigiu uma mutação que causa cardiomiopatia hipertrófica, responsável por mortes súbitas de jovens atletas.

Neste experimento, gametas femininos tratados com CRISPR-Cas9 e fertilizados com espermatozoide portador da mutação da cardiomiopatia puderam gerar embriões com células normais, sem a mutação deletéria e sem alteração genética colateral detectável por sequenciamento genômico (MA et al., 2017). Além desse e outros exemplos, há já anunciado o nascimento de crianças geneticamente modificadas para o receptor do vírus HIV, tornando-se resistente a esse vírus . No entanto, esta intervenção foi extremamente controversa e suscitou alegações por parte da classe científica de que pode estar associada a efeitos colaterais graves .

IHU On-Line – O que há de mais avançado em termos de estudos e pesquisas acerca do CRISPR-Cas9?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Resumidamente, o CRISPR é um mecanismo natural de defesa de vários tipos de bactérias, que passa pela incorporação de material genético de um organismo invasor, um vírus bacteriófago, por exemplo, e posterior formação do complexo CRISPR, composto de sequências codificadoras para diferentes enzimas endonucleases e um “RNA guia único” (sgRNA, do inglês “single guide RNA”). Quando esta bactéria entra em contato com o mesmo organismo invasor, cujo DNA está representado em seu genoma, o complexo CRISPR transcrito, composto pela endonuclease CAS9 e o sgRNA complementares ao do agente invasor, reconhece e destrói o DNA do invasor.

No entanto, o sistema CRISPR foi proposto como uma ferramenta de edição gênica, vários anos após ser conhecido como um sistema de defesa das bactérias. Em 2012, Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier publicaram “A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity” .

IHU On-Line – As terapias gênicas, ou seja, a partir da manipulação genética, já são uma realidade no campo da saúde? Como tem sido empregada? E quais as barreiras para o emprego dessa tecnologia em larga escala?

Gabriela Ribeiro dos Santos – Há muitas barreiras técnicas e éticas para o desenvolvimento de terapias gênicas para doenças como HIV/Aids e os vários tipos de câncer cujos tratamentos atuais não curam suas causas. O câncer possui várias etiologias que têm em comum o crescimento celular desordenado. A tecnologia CRISPR-Cas9 abre um campo de possibilidades, que têm sido testadas para desativar oncogenes virais e/ou induzir a expressão de genes supressores de tumores, como o que codifica a proteína p53, por exemplo (XIAO-JIE et al., 2017). No caso do vírus HIV, um dos maiores desafios é a eliminação completa da forma integrada (latente) do vírus, que não é atingida pelos antirretrovirais clássicos.

Podemos citar o caso da eliminação do receptor CCR5 através do CRISPR-Cas9, alterando a “fechadura” (receptor celular) específica para a “chave” de entrada (proteína do envelope viral) do HIV em embriões humanos (XU et al., 2017). Entretanto, entre essas experiências e a disponibilização de um tratamento seguro e eficaz há um longo caminho a percorrer .

IHU On-Line – Além do campo da saúde, onde percebemos os avanços da manipulação precisa de sistemas biológicos?

Gabriela Ribeiro dos Santos – A agropecuária tem sido enormemente impactada pela biotecnologia, de forma mais abrangente e intensiva do que a saúde, pelo fato de ser um setor menos regulado e com forte apelo econômico.

IHU On-Line – Como está o Brasil em termos de investimentos tecnológicos para o desenvolvimento da ciência? Quais os principais avanços e quais os maiores desafios?

Gabriela Ribeiro dos Santos – O Brasil é um país com muitas desigualdades e isso se aplica também ao investimento em tecnologia e ciência, o que põe em risco o desenvolvimento tecnológico do país como um todo. O desenvolvimento tecnológico e a Revolução 4.0 não vão acontecer de forma estanque e isolada. A infraestrutura de comunicação em rede eletrônica tem que ser robusta e abrangente; e analistas reportam que o Brasil não implementou propriamente nem sequer a terceira revolução industrial – a da informatização. Portanto temos muito o que fazer se quisermos pegar o bonde da quarta revolução.

Por outro lado, estamos vivenciando um aumento da iniciativa da sociedade civil como agente transformador, sem precedentes. A despeito do chamado “custo Brasil”, da burocracia, da ineficiência das instâncias reguladoras e fiscais, da corrupção sistêmica, e da falta de políticas alinhando os setores acadêmico, público e privado, o país testemunha hoje um boom nas iniciativas de empreendedorismo de base tecnológica – através das chamadas startups.

As startups consistem, hoje, talvez na via mais prolífica no país de se transferir tecnologia da academia ao setor produtivo e de se criar e modelar um novo negócio. No campo da saúde, temos vários exemplos de startups que desenvolveram soluções de diagnósticos personalizados e foram absorvidas por grandes laboratórios ou se tornaram grandes prestadores de serviços nacionais e internacionais .■

Referências

(i) animais de estimação foram clonados sob encomenda, disponível aqui e aqui.

(ii) algumas crianças já nasceram de embriões editados geneticamente para serem resistentes ao HIV (pelo menos à via predominante de infecção pelo HIV), disponível aqui  e aqui.

(iii) animais foram gerados em úteros artificiais, disponível aqui

(iv) um coração foi literalmente impresso a partir de células diferenciadas em laboratório etc. disponível aqui

LIANG et al., 2015
LIANG, P. et al. CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes. Protein & Cell, v. 6, n. 5, p. 363-372, May 2015.

BALTIMORE et al., 2015.
BALTIMORE et al. A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification. Science, v. 348, n. 6230, p. 36-38, 03 abr. 2015.

MA et al., 2017
MA, H. et al. Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos. Nature, Article, v. 548, n. 7668, p. 413-418, 24 ago. 2017.

XIAO-JIE et al., 2017
XIAO-JIE, L. et al. CRISPR-Cas9: a new and promising player in gene therapy. Journal of Medical Genetics, v. 52, n. 5, May 2015.

XU et al., 2017
XU, L. et al. CRISPR/Cas9-Mediated CCR5 Ablation in Human Hematopoietic Stem/Progenitor Cells Confers HIV-1 Resistance In Vivo. Molecular Therapy, v. 25, n. 8, p. 1782-1789, 02 ago. 2017.