Design Biomolecular

A maioria dos objetos que temos dentro de casa e que utilizamos no nosso dia-a-dia possuem matéria-prima vinda da natureza. Desde a madeira da mesa da cozinha até o fio de cobre do carregador do celular, os materiais saem brutos da natureza e passam por longos processos até adquirirem a sua forma como produto final. Mas, e se fosse possível reduzir todo esse longo processo através de uma simples máquina? E melhor ainda: se fosse possível poupar a natureza e criar objetos a partir de moléculas biológicas? Essa é a proposta do Protomatos Biomod Brazil, um grupo interdisciplinar de estudantes de graduação e pós-graduação da Universidade de São Paulo (USP).

O Protomatos trabalha com a ideia de Design Biomolecular, que é a técnica de manipular moléculas biológicas (como DNA, RNA e proteínas) para gerar objetos variados. Este tipo de design faz parte da chamada biologia sintética, uma nova forma de Engenharia Genética que objetiva modificar micro-organismos através de uma aplicação prática para resolução de problemas.

O maior evento sobre Design Biomolecular é o Biomed, promovido pelo Wyss Institute de Boston e que acontece na Universidade de Harvard, nos Estados Unidos. A ideia do Biomed é que as equipes, formadas por alunos e um professor orientador, desenvolvam um projeto de Design Biomolecular para apresentar na competição.

No começo de 2015, o Protomatos resolveu participar da Biomed 2015, sendo a primeira equipe da América do Sul a aceitar o desafio de desenvolver um projeto para a competição. Para poder ir até os Estados Unidos, os alunos criaram um crowfunding (método de financiamento coletivo) no Catarse, com o objetivo de juntar dinheiro para pagar as despesas da viagem. Na competição, o grupo ganhou o Bronze Project Award, terceiro lugar no Audience Favorite e o prêmio de Melhor Camiseta. A Revista Arco conversou com o grupo. Confira!

Como surgiu a ideia de criação do grupo?

A vontade de participar surgiu da iniciativa de alunos do curso de Ciências Biomédicas do Instituto de Ciências Biomédicas. Essa vontade amadureceu durante as reuniões do Clube de Biologia Sintética da USP, onde participavam ativamente as pessoas de diversos outros cursos que comporiam a equipe futuramente. Como já era tradição do grupo participar de competições de biotecnologia (como o iGEM, a competição internacional de máquinas geneticamente modificadas), as reuniões do Clube foram orientadas para discussão de possíveis projetos e ao final do semestre de 2014 o projeto e equipe de definiram.

De onde surgiu o nome Protomatos?

Uma das participantes, formada em Arquitetura, cunhou o nome em alusão à palavra grega para forma [proto] e “autômatos”, sinônimo de máquina ou algoritmo que se modifica, como as estruturas de “DNA origami” que estamos usando no nosso projeto.

O que é o trabalho que vocês estão desenvolvendo?

A base fundamental dele é num software desenvolvido pelo Dr. Cássio Alves do IF USP. Com ele pode-se planejar em computador o design de qualquer nanoestrutura em formato de poliedro regular. Nosso trabalho em laboratório é fazer a confirmação experimental de que as estruturas previstas por esse software (chamado Polygen) realmente são aplicáveis. Com isso, propomos um processo produtivo bioindustrial baseado no design dessas nanocages (ou nanomáquinas) para deixar biossínteses catalisadas por enzimas muito mais rápidas e portanto mais eficientes.

E o que seriam essas nanocages/nanomáquinas?

A partir de uma tecnologia chamada de “DNA origami” são criadas estruturas tridimensionais que funcionam como um compartimento interno da nanomáquina. Quando colocamos nesta estrutura diferentes enzimas que facilitam as reações químicas, a obtenção de um produto final a partir de uma matéria-prima torna-se muito mais eficiente e rápida. É como se pegássemos todos os passos necessários para transformar uma matéria-prima em um produto e unissemos todas as etapas num mesmo local, condensando e facilitando o processo.

Porque vocês escolheram trabalhar com o DNA, mais especificamente o “DNA origami”?

O DNA é uma molécula extremamente dinâmica e precisa. Geralmente ele tem o formato de fita dupla e é extremamente maleável, podendo ser torcido e curvado. Uma fita interage com a outra em regiões específicas dependendo da sequência do DNA. Estas características da molécula nos possibilitam a criação de estruturas dos mais diversos formatos, levando assim o nome de “DNA origami”. Já foram criados “smiles”, corações, um golfinho, nanorobôs… tudo feito de DNA numa escala muito pequena (nanométrica).

Como que o trabalho feito por vocês pode ajudar a nossa sociedade?

Estamos em um período crítico de questionamentos dos meios de produção industrial por questões ecológicas. Cada vez mais esse assunto vem ganhando peso – seja por necessidade ou por valor de marketing. Nesse contexto a produção de biotecnologia de materiais usados no nosso dia-a-dia, aparece como uma opção atraente para viabilizar uma indústria menos suja e mais sustentável. O design de biomoléculas é uma das frentes essenciais para essa mudança de paradigma, seja com as estruturas moleculares mais eficientes e de menor custo de produção ou com o próprio design de novos processos nanotecnológicos.

Como que o Protomatos reflete na vida acadêmica de vocês?

O projeto é algo que resignifica nosso ensino superior. É uma maneira prática de não somente aprender algo nova para nossas formações, mas para de fato exercer nossas especialidades. As aulas e trabalhos ganham novos contextos e conexões com os desafios e problemas do projeto. Isso cria um efeito “bola-de-neve” que alimenta ainda mais a criatividade, criando novos propósitos e ideias para o que antes era ordinário dentro das ementas das disciplinas. Além do projeto mudar como encaramos o ensino, a pesquisa acadêmica aparece como algo natural, fruto de uma pró-atividade e livre questionamento, que ainda por cima nasce de maneira interdisciplinar. E também para muitos a experiência de gerir uma equipe de pesquisa inovadora com projetos em deadlines tão apertados e com desafios tão imprevisíveis estimula o empreendedorismo tecnológico, que pode também ser uma opção de colocar em prática o que está sendo e ainda irá ser vivido na academia.

O que significa ser a primeira equipe da América do Sul a se candidatar?

Na comunidade internacional de nanoestruturas e nanomáquinas de DNA origami, nosso país tem atividade quase nula no assunto. Acho que isso significa que as nossas universidades públicas, apesar dos vários problemas, ainda são o solo mais fértil nos países latino-americanos para que um grupo interdisciplinar e pioneiro como o nosso possa florescer de maneira natural. Somando isso às condições específicas de agregação de recursos humanos que São Paulo oferece, o campus da cidade universitária em particular tem o benefício de ser extremamente diversificado e um natural “hub” das pessoas mais talentosas e privilegiadas do Brasil.