A hora da biorrevolução PIN

A pandemia do coronavírus parou o mundo e, ao mesmo tempo, iniciou uma corrida em busca de uma vacina para a Covid-19. Enquanto países como o Brasil promoveram uma onda de descrédito do saber científico, o planeta ruma em direção oposta. Ainda bem. Esse movimento dá início ao que vem sendo chamado internacionalmente de a era da biorrevolução. Teremos em breve super-humanos ou o que o filósofo Yuval Noah Harari chama de homo deus?

É pouco provável. Mas podemos esperar por outras mudanças. Produção de carne sem animais, edição do tecido genético para curar doenças e cultura de alimentos menos vulneráveis às mudanças climáticas. Hoje tudo isso parece cena de ficção científica, mas num futuro não tão distante será realidade. O cenário é delineado em novo relatório de pesquisa do McKinsey Global Institute.

No paper “The Bio Revolution: Innovations transforming economies, societies, and our lives”, o instituto estima que a aplicação dessas inovações biológicas possa tratar entre 1% e 3% do total de doenças do mundo nos próximos 10 a 20 anos. Isso equivale a eliminar a carga global dos casos de câncer de pulmão, de mama e próstata. Com o tempo, esses avanços podem permitir que 45% da carga global de doenças sejam tratadas com as descobertas científicas já conhecidas hoje.

Essa realidade ainda nos parece distante, mas, apesar de ainda não termos encontrado uma vacina para a Covid-19, o ritmo da pesquisa segue a uma velocidade inimaginável há algumas décadas. De fato, uma confluência de avanços na ciência biológica e tecnologias da computação, análise de dados e inteligência artificial cada vez mais rápidas e sofisticadas alimentou respostas científicas à pandemia da Covid-19. Os cientistas sequenciaram o genoma do vírus em semanas, e não em meses, como foi o caso em surtos anteriores. As inovações biológicas estão permitindo a rápida introdução de ensaios clínicos de vacinas, a busca de terapias eficazes e uma investigação aprofundada dos padrões de transmissão do vírus.

Pelo retrovisor

Pensar em avanços hoje só é possível porque um longo caminho foi pavimentado nas décadas anteriores. A atual onda de inovação em biologia foi impulsionada por uma confluência de avanços na própria ciência, juntamente com avanços em computação, análise de dados, aprendizado de máquina, inteligência artificial e engenharia biológica.

Um de seus marcos data de 30 anos atrás, com o início do mapeamento do genoma humano. Esse processo de autodescoberta foi um impulso e tanto, que permitiu reduzir custos de sequenciamento de DNA, acelerar o ritmo dos experimentos científicos e, assim, impulsionar as pesquisas e seus resultados tangíveis. Em suma, permitiu inovar mais e com maior velocidade.

Essas descobertas científicas podem ser divididas em quatro grupos: (1) biomoléculas – o mapeamento, medição e engenharia de moléculas; (2) biossistemas – a engenharia de células, tecidos e órgãos; (3) biomáquinas – a interface entre biologia e máquinas; e (4) biocomputação – o uso de células ou moléculas como o DNA para computação.

Grandes avanços em cada uma das quatro arenas estão se reforçando. Em biomoléculas e biossistemas, os avanços nas tecnologias estão aprimorando nossa compreensão dos processos biológicos, além de nos permitir projetar biologia. Também existe a capacidade de projetar ou modificar uma célula viva para curar ou prevenir doenças. Um verdadeiro salto quântico foi dado com a inovadora ferramenta CRISPR, que permite que os cientistas editem genes mais rapidamente e com precisão mais acurada do que as técnicas anteriores. Com isso, pesquisadores conseguem modificar genomas com um grau de eficiência nunca antes alcançável. E passa a viabilizar a medição de sinais neurais e construção de neuropróteses de alta precisão.

Além de maior eficiência no tratamento de doenças, sua prevenção é apontada como um dos principais ganhos para a humanidade. A evolução da biologia permite a adoção de terapias celulares, genéticas para tratar ou até prevenir doenças, uma variedade de tratamentos antienvelhecimento para prolongar a vida útil, inovações na medicina reprodutiva, melhorias no desenvolvimento e fornecimento de medicamentos e nova modelagem preditiva da saúde e doença humanas.

Muitas outras opções estão sendo exploradas e estão disponíveis para o tratamento de doenças monogênicas (causadas por um único gene), como anemia falciforme; e doenças poligênicas, como doenças cardiovasculares e doenças infecciosas como malária. O impacto potencial anual global direto é estimado entre US$ 0,5 trilhão e US$ 1,3 trilhão nos próximos dez a 20 anos, ou 35% do total (incluindo o impacto das interfaces de biomaquinaria).

A transformação a prática

A confluência de biologia e computação abre um novo capítulo também para o capitalismo. Novas capacidades biológicas têm o potencial de trazer mudanças radicais para economias e sociedades. Os meios biológicos podem ser usados para produzir grande parte dos materiais físicos da economia global, potencialmente com melhor desempenho e sustentabilidade. A fermentação, há séculos usada para fazer pão e preparar cerveja, agora está sendo usada para criar tecidos como a seda artificial de aranha. A biologia está sendo cada vez mais usada para criar novos materiais que possuem qualidades únicas, introduzem recursos inteiramente novos, são biodegradáveis e/ou produzidos de uma maneira que emite significativamente menos carbono. Algumas empresas já estão usando micróbios geneticamente modificados para criar biocombustíveis para as indústrias aeronáutica e marítima.

Esse salto científico já começa a mudar o mundo dos negócios. O processo de modificação de genes começa a ser aplicado na fabricação de quase tudo, de têxteis a carne. Os avanços nas biomáquinas e na biocomputação envolvem profunda interação entre biologia e máquinas.

 A computação está acelerando a descoberta e o rendimento na biologia. Uma explosão de dados biológicos devido ao sequenciamento mais barato está sendo usada por empresas de biotecnologia e institutos de pesquisa, que usam cada vez mais automação e sensores robóticos em laboratórios. A empresa de biotecnologia Zymergen, por exemplo, descobriu que o rendimento na triagem biológica pode ser aumentado em até 10 vezes. Análises avançadas, técnicas computacionais mais poderosas e inteligência artificial também estão sendo implementadas para gerar insights mais agudos durante o processo de P&D. Esse salto científico já começa a mudar o mundo dos negócios. O processo de modificação de genes começa a ser aplicado na fabricação de quase tudo, de têxteis a carne. Os avanços nas biomáquinas e na biocomputação envolvem profunda interação entre biologia e máquinas.

A ciência também ajuda as empresas a gastarem menos, melhorar seu desempenho e impactar menos o ambiente. Prova disso é o caso da indústria de cosmético, que investe em biotecnologia para produzir óleo hidratante a partir da fermentação de açúcares, usando leveduras geneticamente modificadas em vez de processar óleo de fígado de tubarões do fundo do mar, o que não é apenas caro, mas também ameaça as espécies.

Nos mercados consumidores, pesquisas em andamento sobre a relação entre o microbioma intestinal e a pele estão sendo usadas para personalizar os cuidados com a pele. A empresa de genômica Imagene Labs, com sede em Cingapura, por exemplo, oferece um soro personalizado com base nos resultados de seus testes de DNA cutâneo que avaliam características como a quebra prematura do colágeno.

A indústria têxtil segue o mesmo caminho. Um exemplo dessa tendência é a startup americana Tandem Repeat, que está produzindo tecidos autorreparáveis, biodegradáveis e recicláveis usando proteínas codificadas por genes de lula. A chamada Biorrevolução, ou revolução biológica, muda também o setor de alimentos. Em breve, alimentos de proteína vegetal, carne cultivada e frutos do mar produzidos em laboratório ganharão escala industrial. A produção se dá por meio da tecnologia de cultura de tecidos, um processo de laboratório pelo qual as células animais são cultivadas in vitro. Esse movimento terá como um bem-vindo efeito colateral a redução de emissão de gases de efeito estufa e a redução do desmatamento, prática para utilizar pasto na criação de animais. Projeções estimam que a carne cultivada possa reduzir as emissões de gases de efeito estufa em mais de 80%, caso toda a energia usada no processo venha de fontes livres de carbono.

Um dos principais gargalos para a expansão desse mercado é o custo técnico. Empreendedores de empresas como Memphis Meats e Meatable testam diferentes abordagens, incluindo o uso de moléculas sintéticas e células-troncos para substituir fatores de crescimento dispendiosos. Atualmente, trabalha-se com um cenário em que a carne e o marisco cultivados serão competitivos em termos de custo, comparado com os sistemas convencionais de produção animal dentro de 10 anos.

Na agricultura, uma maior compreensão do papel do microbioma oferece oportunidades para melhorar a eficiência operacional e a produção. Ao traçar um perfil de bactérias e fungos no solo, a empresa Trace Genomics gera insights que ajudam a escolher sementes que renderão melhor em determinado terreno. Auxilia também os agricultores a calcular nutrientes sob medida para cada plantação, além de permitir a previsão precoce de doenças do solo.

Quando é o futuro?

Muitas outras inovações estão sendo desenvolvidas em laboratórios, majoritariamente no Hemisfério Norte, e permanecem confidenciais por razões comerciais ou de segurança nacional. Mas há de se atentar para os riscos que acompanham cada inovação biológica. Por isso é crucial que os governos acompanhem de perto essas pesquisas e estabeleçam mecanismos confiáveis de controle, testagem e regulamentação.

Se tudo der certo, essas inovações serão irradiadas para todos os setores econômicos mundo afora, beneficiando a sociedade e o meio ambiente. As projeções mais otimistas desenham um futuro em que, quem não estiver usando a biologia para fabricar produtos, provavelmente os consumirá. A ver.

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