Por Fábio de Castro
Agência FAPESP – A crescente necessidade de diálogo entre as especialidades que envolvem automação e biologia sintética estão formando uma nova e promissora área de atuação para pesquisadores que trabalham com ciências moleculares, ciências da computação, bioinformática e ciências da saúde, entre outros campos do conhecimento.
Divulgar essa nova área interdisciplinar é o principal objetivo do Workshop on Synthetic Biology and Robotics, que será realizado no dia 24 de fevereiro, em São Paulo. O evento, organizado pela FAPESP e pelo Consulado Britânico em São Paulo, integra a Parceria Brasil–Reino Unido em Ciência e Inovação.
De acordo com a coordenadora do evento, Marie-Anne Van Sluys, professora do Instituto de Biociências (IB) da Universidade de São Paulo (USP), a conexão entre biologia sintética e robótica terá importância crucial no futuro. Tendência que deverá exigir qualificações especiais para os biólogos.
“Precisamos gerar um novo perfil de profissional da área de biologia que seja capaz de transitar com desenvoltura pela área de computação, aplicando a robótica tanto no que se refere à idealização de experimentos como na exploração de bancos de dados com imensos volumes de informação”, disse à Agência FAPESP. "Essa nova geração de pesquisadores em biologia deverá ser capaz de integrar conhecimento de diferentes áreas, transitando entre biologia, computação, química, física e matemática."
O workshop, segundo Marie-Anne – que é uma das coordenadoras do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) – terá a apresentação de três cientistas britânicos e três brasileiros cujas pesquisas são exemplos bem-sucedidos de aplicação da automação às diversas áreas das ciências biológicas e moleculares.
Participarão Steve Oliver, da Universidade Cambridge, Ross King, da Universidade Aberystwyth, e Elizabeth Bilsland, da Universidade Cambridge (Reino Unido), Otávio Thiemann, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, Alexander Henning Ulrich, do Instituto de Química (IQ) da USP, e Mario Murakami, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS).
Segundo Marie-Anne, o workshop tratará de um novo olhar sobre a biologia. “Esse novo olhar demanda uma formação que, desde muito cedo, seja capaz de transitar em diferentes áreas de especialização. A atuação dos biólogos ‘clássicos’ sempre será fundamental para gerar conhecimento. Mas precisamos também identificar novos profissionais capazes de transitar em áreas como computação, química e bioquímica, física e biologia”, disse.
O evento pretende aproximar essa nova realidade da comunidade científica, estimulando a reflexão sobre as possibilidades de aplicação desse conhecimento interdisciplinar aos grandes programas de pesquisa da FAPESP.
“Essa perspectiva será certamente útil, por exemplo, para o Programa Biota, na síntese de moléculas ativas, para o BIOEN, em um contexto industrial, ou mesmo para o Programa FAPESP de Pesquisa em Mudanças Climáticas Globais, na interpretação de adaptação ao ambiente”, disse.
O processo de automação dos experimentos em biologia, segundo a cientista, é fundamental para que seja possível identificar e realizar a síntese de novas moléculas a partir da informação proveniente de pesquisas que gerem dados em grande quantidade, como os projetos Genoma, por exemplo.
“Esses projetos também exigem uma experimentação em escala muito grande, que não pode ser feita manualmente. Portanto, é preciso desenvolver a automação tanto do lado da seleção das moléculas como do lado da triagem posterior”, explicou.
Há pesquisadores no Brasil criando novos modelos biológicos e novas moléculas para testá-las em doenças, controle de parasitas no campo ou desenvolvimento de novas drogas, por exemplo. A automação que esses estudos demandam consiste em desenvolver robôs capazes de executar os experimentos. Para isso, é preciso ainda identificar que tipo de conhecimento biológico prévio a máquina precisará.
“De um lado, é preciso gerar a molécula e de outro lado temos que identificar o receptor que acreditamos será afetado pela droga. Precisamos de automação para as duas tarefas, porque às vezes uma pequena mudança na molécula é suficiente para definir a interação. E temos que verificar qual é a melhor interação”, afirmou Marie-Anne.
Tradicionalmente, os cientistas sintetizavam uma molécula e mudavam pontualmente seus aminoácidos para observar as alterações. “Hoje, podemos automatizar esse processo, sintetizando milhares de moléculas e testando milhares de variações no receptor de membrana”, afirmou.
Rotas metabólicas
Dos participantes do workshop, Oliver e King são conhecidos por sua atuação na área de automação por terem desenvolvidos os robôs Adam e Eve. O primeiro desenvolve novas estruturas moleculares para serem testadas em um sistema biológico e o outro testa essas moléculas geradas, a fim de descobrir se elas de fato interagem com um transportador na membrana das células.
“Eles vão falar dessa experiência. Oliver comentará a modalidade da genômica química e análise metabolômica, que procura explorar toda a diversidade metabólica existente nos sistemas biológicos”, disse Marie-Anne.
Oliver interage há anos com pesquisadores brasileiros e fez parte do comitê diretivo do projeto de sequenciamento genético da bactéria Xylella fastidiosa, financiado pela FAPESP e que se tornou um marco para a ciência brasileira.
De acordo com Marie-Anne, os pesquisadores britânicos que participarão do workshop são biólogos de formação e colaboram entre si há muitos anos, ainda que cada um tenha seguido por uma vertente distinta.
“Elizabeth falará sobre como aproveitar essa informação em células vivas, para que se possam testar as rotas metabólicas. Enquanto isso, King explicará como produzir sinteticamente moléculas ou drogas que inibam determinado receptor na célula. O foco de todos é sempre o transporte de membrana, que isola a célula do meio ambiente”, explicou.
Dos brasileiros, Thiemann trabalha fundamentalmente com a modificação da estrutura de proteínas, enquanto Henning estuda moléculas sintéticas específicas que inibem o desenvolvimento de tumores.
“Depois de identificarmos o genoma, é preciso identificar as proteínas por ele codificadas. O tema de Thiemann será a automação da caracterização das proteínas codificadas por um genoma. Em vez de cristalizar uma única proteína e estudar sua estrutura, a proposta é cristalizar várias proteínas e estudá-las simultaneamente, a fim de definir alvos comuns”, disse Marie-Anne.
Murakami trabalha também com o desenvolvimento de drogas e evolução in vitro de proteínas, estudando como se pode acelerar o processo de modificação de uma determinada proteína para torná-la uma molécula ativa, ou para identificar nela quais são os sítios-alvo de determinadas drogas ou patógenos.
O Workshop on Synthetic Biology and Robotics será realizado no Espaço Apas, da Associação Paulista de Supermercados, rua Pio XI, 1200, Alto da Lapa, São Paulo.
Mais informações sobre o workshop: www.fapesp.br/workshopsynthetic ou (11) 3838-4216/4362
Agência FAPESP – A crescente necessidade de diálogo entre as especialidades que envolvem automação e biologia sintética estão formando uma nova e promissora área de atuação para pesquisadores que trabalham com ciências moleculares, ciências da computação, bioinformática e ciências da saúde, entre outros campos do conhecimento.
Divulgar essa nova área interdisciplinar é o principal objetivo do Workshop on Synthetic Biology and Robotics, que será realizado no dia 24 de fevereiro, em São Paulo. O evento, organizado pela FAPESP e pelo Consulado Britânico em São Paulo, integra a Parceria Brasil–Reino Unido em Ciência e Inovação.
De acordo com a coordenadora do evento, Marie-Anne Van Sluys, professora do Instituto de Biociências (IB) da Universidade de São Paulo (USP), a conexão entre biologia sintética e robótica terá importância crucial no futuro. Tendência que deverá exigir qualificações especiais para os biólogos.
“Precisamos gerar um novo perfil de profissional da área de biologia que seja capaz de transitar com desenvoltura pela área de computação, aplicando a robótica tanto no que se refere à idealização de experimentos como na exploração de bancos de dados com imensos volumes de informação”, disse à Agência FAPESP. "Essa nova geração de pesquisadores em biologia deverá ser capaz de integrar conhecimento de diferentes áreas, transitando entre biologia, computação, química, física e matemática."
O workshop, segundo Marie-Anne – que é uma das coordenadoras do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) – terá a apresentação de três cientistas britânicos e três brasileiros cujas pesquisas são exemplos bem-sucedidos de aplicação da automação às diversas áreas das ciências biológicas e moleculares.
Participarão Steve Oliver, da Universidade Cambridge, Ross King, da Universidade Aberystwyth, e Elizabeth Bilsland, da Universidade Cambridge (Reino Unido), Otávio Thiemann, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, Alexander Henning Ulrich, do Instituto de Química (IQ) da USP, e Mario Murakami, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS).
Segundo Marie-Anne, o workshop tratará de um novo olhar sobre a biologia. “Esse novo olhar demanda uma formação que, desde muito cedo, seja capaz de transitar em diferentes áreas de especialização. A atuação dos biólogos ‘clássicos’ sempre será fundamental para gerar conhecimento. Mas precisamos também identificar novos profissionais capazes de transitar em áreas como computação, química e bioquímica, física e biologia”, disse.
O evento pretende aproximar essa nova realidade da comunidade científica, estimulando a reflexão sobre as possibilidades de aplicação desse conhecimento interdisciplinar aos grandes programas de pesquisa da FAPESP.
“Essa perspectiva será certamente útil, por exemplo, para o Programa Biota, na síntese de moléculas ativas, para o BIOEN, em um contexto industrial, ou mesmo para o Programa FAPESP de Pesquisa em Mudanças Climáticas Globais, na interpretação de adaptação ao ambiente”, disse.
O processo de automação dos experimentos em biologia, segundo a cientista, é fundamental para que seja possível identificar e realizar a síntese de novas moléculas a partir da informação proveniente de pesquisas que gerem dados em grande quantidade, como os projetos Genoma, por exemplo.
“Esses projetos também exigem uma experimentação em escala muito grande, que não pode ser feita manualmente. Portanto, é preciso desenvolver a automação tanto do lado da seleção das moléculas como do lado da triagem posterior”, explicou.
Há pesquisadores no Brasil criando novos modelos biológicos e novas moléculas para testá-las em doenças, controle de parasitas no campo ou desenvolvimento de novas drogas, por exemplo. A automação que esses estudos demandam consiste em desenvolver robôs capazes de executar os experimentos. Para isso, é preciso ainda identificar que tipo de conhecimento biológico prévio a máquina precisará.
“De um lado, é preciso gerar a molécula e de outro lado temos que identificar o receptor que acreditamos será afetado pela droga. Precisamos de automação para as duas tarefas, porque às vezes uma pequena mudança na molécula é suficiente para definir a interação. E temos que verificar qual é a melhor interação”, afirmou Marie-Anne.
Tradicionalmente, os cientistas sintetizavam uma molécula e mudavam pontualmente seus aminoácidos para observar as alterações. “Hoje, podemos automatizar esse processo, sintetizando milhares de moléculas e testando milhares de variações no receptor de membrana”, afirmou.
Rotas metabólicas
Dos participantes do workshop, Oliver e King são conhecidos por sua atuação na área de automação por terem desenvolvidos os robôs Adam e Eve. O primeiro desenvolve novas estruturas moleculares para serem testadas em um sistema biológico e o outro testa essas moléculas geradas, a fim de descobrir se elas de fato interagem com um transportador na membrana das células.
“Eles vão falar dessa experiência. Oliver comentará a modalidade da genômica química e análise metabolômica, que procura explorar toda a diversidade metabólica existente nos sistemas biológicos”, disse Marie-Anne.
Oliver interage há anos com pesquisadores brasileiros e fez parte do comitê diretivo do projeto de sequenciamento genético da bactéria Xylella fastidiosa, financiado pela FAPESP e que se tornou um marco para a ciência brasileira.
De acordo com Marie-Anne, os pesquisadores britânicos que participarão do workshop são biólogos de formação e colaboram entre si há muitos anos, ainda que cada um tenha seguido por uma vertente distinta.
“Elizabeth falará sobre como aproveitar essa informação em células vivas, para que se possam testar as rotas metabólicas. Enquanto isso, King explicará como produzir sinteticamente moléculas ou drogas que inibam determinado receptor na célula. O foco de todos é sempre o transporte de membrana, que isola a célula do meio ambiente”, explicou.
Dos brasileiros, Thiemann trabalha fundamentalmente com a modificação da estrutura de proteínas, enquanto Henning estuda moléculas sintéticas específicas que inibem o desenvolvimento de tumores.
“Depois de identificarmos o genoma, é preciso identificar as proteínas por ele codificadas. O tema de Thiemann será a automação da caracterização das proteínas codificadas por um genoma. Em vez de cristalizar uma única proteína e estudar sua estrutura, a proposta é cristalizar várias proteínas e estudá-las simultaneamente, a fim de definir alvos comuns”, disse Marie-Anne.
Murakami trabalha também com o desenvolvimento de drogas e evolução in vitro de proteínas, estudando como se pode acelerar o processo de modificação de uma determinada proteína para torná-la uma molécula ativa, ou para identificar nela quais são os sítios-alvo de determinadas drogas ou patógenos.
O Workshop on Synthetic Biology and Robotics será realizado no Espaço Apas, da Associação Paulista de Supermercados, rua Pio XI, 1200, Alto da Lapa, São Paulo.
Mais informações sobre o workshop: www.fapesp.br/workshopsynthetic ou (11) 3838-4216/4362
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