Barry Schuler: Príncipios de Genómica

O que está a acontecer com a genómica, e como esta revolução está prestes a mudar tudo aquilo que conhecemos acerca do mundo, vida, nós proprios, e a maneira como pensamos acerca destas coisas.

Se viram 2001: Odisseia no Espaço, e ouviram o boom, boom, boom, boom, boom, e viram o monolito aquela era a representação de Arthur C. Clarke do facto de estarmos num momento crucial na evolução da nossa espécie. Neste caso, foi pegar em ossos e fazer uma ferramenta, e usando-os como uma ferramenta, o que significa que macacos que de certa forma andavam simplesmente a correr, a comer e a terem sexo uns com os outros descobriram que podiam fazer coisas se usassem uma ferramenta. E isso levou-nos para o nível seguinte.

E sabem, particularmente nos últimos 30 anos nós assistimos a uma aceleração no conhecimento e tecnologia, e a tecnologia criou mais conhecimento e deu-nos mais ferramentas. E vimos muitos momentos decisivos. Vimos a criação de computadores pequenos nos anos 70 e início dos 80 e quem imaginava naquela altura que cada pessoa não teria apenas um, mas provavelmente 20, na nossa casa, e não só num PC mas em qualquer aparelho -- na vossa máquina de lavar roupa, o vosso telemóvel. Vocês andam por aí; o vosso carro tem 12 microprocessadores. Depois continuamos e criamos a Internet e conectamos o mundo, tornamo-lo plano.

Já vimos tantas mudanças, e demos estas ferramentas a nós próprios -- estas ferramentas de alta potência -- que nos estão a permitir virar as lentes para dentro para algo que é comum a todos nós, e isso é um genoma.

Como está o vosso genoma hoje? Pensaram nisso ultimamente? Ouviram falar, pelo menos? Provavelmente ouvem falar de genomas nos dias de hoje.

E eu pensei em tirar um momento para vos dizer o que é um genoma. É, como que se perguntassem às pessoas, O que é um megabyte ou um megabit? O que é a banda-larga? As pessoas nunca querem dizer, eu realmente não entendo. Portanto, vou contar-vos agora mesmo. Ouviram falar do ADN; provavelmente estudaram um bocadinho em biologia. Um genoma é na verdade uma descrição de todo o ADN presente num organismo vivo. E uma coisa que é comum a toda a vida é o ADN. Não importa se são uma levedura; não interessa se são um rato; não interessa se são uma mosca; todos nós temos ADN. O ADN está organizado em palavras, chamemos-lhes: genes e cromossomas.

E quando Watson e Crick nos anos 50 descodificaram, pela primeira vez, esta linda hélice dupla que conhecemos como molécula de ADN -- uma molécula muito longa e complicada -- Nós começámos esta jornada para compreender que dentro daquele ADN está uma linguagem que determina as características, os nossos traços, o que herdamos, que doenças podemos ter. Também descobrimos pelo caminho que esta é uma molécula muito velha, que todo o ADN no vosso corpo tem estado aí sempre, desde o início de nós, nós como criaturas. Há um arquivo histórico.

A viver no nosso genoma está a história da nossa espécie, e de vocês como seres humanos individuais, de onde vêm, desde há milhares e milhares e milhares de anos, e está agora a começar a ser entendido. Mas também, o genoma é de facto um manual de instruções. É o programa. É o código da vida. É o que vos faz funcionar; é o que faz qualquer organismo funcionar. O ADN é uma molécula muito elegante. É longa e é complicada. O que vocês têm de perceber realmente sobre ela é que há quatro letras: A, T, C, G; elas representam o nome de um composto químico. E com estas quatro letras, podem criar uma linguagem: uma linguagem que pode descrever qualquer coisa, até coisas muito complicadas. Como sabem, costumam juntar-se aos pares, criando uma palavra, ou o que chamamos por pares de base. E poderiam, sabem, quando pensam nisso, quatro letras, ou a representação de quatro coisas, fazem-nos funcionar.

E isso pode não parecer muito intuitivo, mas deixem-me virar para outra coisa que vocês conhecem bem, que são computadores. Olhem para este ecrã aqui e, sabem, vêem imagens e vêem palavras, mas na realidade tudo o que há são uns e zeros. A linguagem da tecnologia é binária; provavelmente já o tinham ouvido nalguma altura. Tudo o que se passa em digital é convertido, ou é uma representação, de um 1 e um 0. Portanto, quando estão a ouvir o iTunes e a vossa música favorita, isso é na realidade só um monte de uns e zeros a tocarem rapidamente. Quando vêem estas imagens, são só uns e zeros, e quando estão a falar ao telefone, o vosso telemóvel, e o sinal vai pela rede, a vossa voz está a ser transformada em uns e zeros e magicamente espalhada por aí. E olhem para todas as coisas complexas e maravilhosas que nós conseguimos criar com apenas um 1 e um 0.

Bem, agora aumentem isso para quatro, e têm uma grande complexidade, muitas maneiras de descrever mecanismos. Portanto, vamos falar sobre o que isso significa. Ora, se olharem para o genoma humano, ele é constituido por 3,2 mil milhões de pares de base. É muito. E misturam-se de todas as maneiras, e isso torna-vos um ser humano. Se converterem isso para binário, só para vos dar a noção das dimensões, somos de facto mais pequenos que o programa Microsoft Office. Não é de facto muita informação Digo-vos também que temos pelo menos tantos erros. (risos)

Isto aqui é um erro no meu genoma com o qual me tenho debatido desde há muito, muito tempo. Quando adoecem, é um erro no vosso genoma. De facto, muitas, muitas doenças com que nos debatemos há muito tempo, como o cancro, que não conseguimos curar porque simplesmente não percebemos como é que funciona ao nível genómico. Estamos a começar a compreender isso.

Por isso, tentámos até agora consertá-lo usando o que se denomina de farmacologia de "atirar barro à parede" o que significa, bem, vamos lá atirar químicos para aquilo, e talvez vá funcionar. Mas e se percebecemos a causa para uma célula normal tornar-se cancerígena? Qual é o código? Quais são instruções concretas que o estão a fazer? Aí podem focar-se na descoberta do processo de reparação. Portanto, para o vosso próximo jantar acompanhado de uma boa garrafa de vinho, aqui vão alguns factos.

Na verdade temos cerca de 24000 genes para fazer coisas. Temos certa de 120000 outros que parecem não funcionar todos os dias, mas que representam o arquivo histórico de como funcionamos como espécies desde há dezenas de milhares de anos. Devem estar também interessados em saber que um rato tem mais ou menos a mesma quantidade de genes.

Sequenciaram recentemente a Pinot Noir, e também tem cerca de 30000 genes, portanto o número de genes que temos não representa necessariamente a complexidade ou a ordem evolucionária de qualquer espécie em particular. Agora olhem à volta: olhem para o vosso vizinho, olhem para a frente, olhem para trás. Todos nós parecemos bastantes diferentes. Há muita gente gira e bonita aqui, magrinha, gordinha, diferentes raças, culturas. Somos todos 99,9% geneticamente iguais. É um décimo de 1% de material genético que faz a differença entre todos nós. É uma quantidade ínfima de material, mas a maneira como se expressa em última instância é o que faz a diferença em humanos e em todas as espécies.

Ora, agora nós somos capazes de ler genomas. O primeiro genoma humano demorou 10 anos, $3 mil milhões foi feito pelo Doutor Craig Venter. E depois foi o genoma de James Watson -- um dos co-descobridores do ADN -- por $2 mil milhões, e apenas em dois meses. E se pensarem na indústria de computadores e como passámos de grandes computadores para pequenos e como é que ficam constantemente mais poderosos e rápidos, a mesma coisa se está a passar com sequenciação de genes agora: estamos perto de conseguir sequenciar genomas humanos por cerca de $5000 em apenas uma hora, ou meia hora; vão ver isso acontecer nós próximos cinco anos.

E o que isso significa é que vão andar por aí com o vosso genoma pessoal num cartão electrónico. Estará aqui. E quando comprarem medicamentos, não vão comprar um fármaco que é usado por todos. Darão o vosso genoma ao farmacêutico, e o vosso fármaco será feito para vocês e funcionará muito melhor que os outros. Não terão efeitos secundarios. Todos aqueles efeitos secundários, sabem, resíduo gorduroso e o que quer que seja que eles dizem nos anúncios: esqueçam-nos. Eles irão fazer todas essas coisas desaparecer.

Com o que é que se parece um genoma? Bem, aqui está. É uma longa, longa série de pares de base. Se vissem um genoma de um rato em vez do de um humano, não seria diferente disto, mas o que os cientistas estão a fazer agora é, estão a aprender o que é que estas coisas fazem e o que significam. Porque o que a Natureza está a fazer é dar instruções a toda a hora. Por outras palavras, o primeiro conjunto de indicações aqui, assumindo que isto é uma videira: fazer uma raíz, fazer um ramo, criar um rebento. Num ser humano, aqui poderia ser: fazer células sanguíneas, iniciar o cancro. Para mim pode ser: cada caloria que consomes, conservas, porque venho de um clima muito frio. Para a minha mulher: come três vezes mais e nunca ganhes peso. Está tudo escondido neste código, e está a começar a ser entendido a um ritmo acelerado.

Portanto, o que podemos fazer com genomas agora que podemos lê-los, agora que estamos a obter o livro da vida? Bem, há muitas coisas. Algumas são entusiasmantes. Algumas pessoas irão achá-lo assustador: vou contar-vos umas coisas que provavelmente irão fazer com que queiram projectar vómito contra mim, mas tudo bem. Portanto, agora podemos aprender a história dos organismos.

Podem fazer um teste muito simples: Raspem a vossa bochecha, enviem-na para o laboratório. Podem descobrir de onde os vossos antepassados vieram; podem construir a vossa genalogia milhares de anos atrás. Podemos perceber a funcionalidade. Isto é muito importante. Podemos perceber, por exemplo, porque é que criamos placas nas nossas artérias, o que cria o amido dentro de uma semente, porque é que as leveduras metabolizam o açúcar e produzem dióxido de carbono. Podemos também ver numa escala muito maior, o que é que cria problemas, o que causa doenças, e como é que podemos tratá-las. Porque podemos perceber isso, podemos consertá-lo, criar organismos melhores.

Mais importante ainda, o que estamos a aprender é que a Natureza nos forneceu uma caixa de ferramentas espetaculares. A caixa de ferramentas existe. Um arquitecto muito melhor e mais esperto deu-nos essa caixa de ferramentas, e agora temos a capacidade de a utilizar. Não estamos apenas a ler genomas; estamos a escrevê-los.

Esta companhia, Synthetic Genomics, onde estou envolvido, criou o primeiro genoma completamente sintético de um pequeno bicho, uma criatura muito primitiva chamada Mycoplasma genitalium. Se têm uma infecção urinária - ou tiveram - entraram em contacto com este pequeno bicho. Muito simples - tem apenas 246 genes - mas fomos capazes de sintetizar completamente o genoma. Agora, têm o genoma e dizem para vocês próprios, portanto, se eu ligar este genoma sintético - se tirar o antigo e ligar este - será que se inicia e vive? Bem, adivinhem. Vive.

Não faz apenas isso; se tirarem o genoma -- o sintético -- e o ligarem a uma criatura diferente, como uma levedura, transformam a levedura em Mycoplasma. É do género, ligar um PC com um software da Mac OS. Bem, de facto podem fazê-lo de outra maneira. Portanto, ao ser capaz de escrever um genoma e ligá-lo a um organismo, pode dizer-se que o software muda o hardware. E isto é extremamente profundo.

Ora, no ano passado Franceses e Italianos anunciaram que se juntaram e que sequenciaram Pinot Noir. A sequência genómica existe agora para o organismo Pinot Noir inteiro, e identificaram, mais uma vez, cerca de 29 000 genes. Descobriram vias que criam sabores, embora seja muito importante perceber que estes compostos que são produzidos têm de corresponder a um receptor no nosso genoma, na nossa língua, para que possamos interpretar esses sabores.

Também descobriram que há também muita actividade envolvida na produção de aroma. Identificaram áreas de vulnerabilidade para doenças. Estão agora a compreender, e o trabalho está focado nisso, como é que a planta funciona exactamente, e temos a capacidade de saber, de ler o código inteiro e compreender como é que actua. Então, o que é que fazem? Sabendo que o podemos ler, sabendo que o podemos escrever, mudar, talvez até escrever o genoma desde o início. Então, o que fazem? Bem, uma coisa que podem fazer é o que algumas pessoas chamam Franken-Noir. (Risos)

Podemos criar um vinho melhor. Já agora, só para que saibam: vocês ficam em stress com organismos geneticamente modificados; não há uma única vinha neste vale ou em qualquer lado que não seja geneticamente modificada. Não crescem a partir de sementes; são enxertados na raiz; não existiriam na Natureza só por si.

Por isso, nao se preocupem com isso, não entrem em stress por causa dessas coisas. Temos feito isso desde sempre. Por isso, podíamos focar-nos, por exemplo, em resistência a doenças; ter rendimentos maiores sem ter de recorrer necessariamente a técnicas de agricultura dramáticas, ou custos, para o fazer. Podiamos em princípio expandir a janela climática: podiamos fazer crescer a Pinot Noir em Long Island, deus o proíba. (Risos)

Podíamos produzir sabores e aromas melhores. Querem um bocadinho mais de framboesa, um bocadinho de chocolate aqui ou ali? Todas estas coisas sao concebíveis, e digo-vos que eu apostaria com grande certeza que serão feitas. Mas há aqui um ecossistema. Noutras palavras, não somos os únicos organismos por aí; fazemos parte de um grande ecossistema.

de facto - lamento informar-vos - que dentro do vosso tubo digestivo estão cerca de quatro quilos de micróbios que vão circulando um pouco dentro de vocês. Os oceanos estão repletos de micróbios; de facto, quando o Craig Venter sequenciou os micróbios do oceano, triplicou o número de espécies conhecidas no planeta nos primeiros três meses ao descobrir micróbios completamente novos nos primeiros 6 metros de água. Percebemos agora que esses micróbios têm mais impacto no nosso clima e na regulação dos níveis de CO2 e oxigénio do que as plantas, que sempre pensámos que oxigenavam a atmosfera.

Encontramos vida microbiana em todo o planeta: no gelo, carvão, pedras, fumarolas; é uma coisa fantástica. Mas também descobrimos, no que diz respeito a plantas, nas plantas, tanto quanto estamos a compreender os seus genomas, estão envolvidos também no ecossistema que as rodeia, os micróbios que vivem nos seus sistemas de raízes, que têm tanto impacto no carácter dessas plantas como as próprias vias metabólicas das plantas.

Se olharem com atenção para o sistema de raízes, irão encontrar muitas, muitas, muitas colónias microbianas diversas. Isto não é grande novidade para os vinicultores; eles têm andando preocupados com água e fertilização. E mais uma vez isto é a minha noção de farmacologia de atirar barro à parede: sabem que certos fertilizantes fazem as plantas mais saudáveis por isso põem mais. Não sabem necessariamente com grande pormenor quais são precisamente os organismos que fornecem quais sabores e quais características. Podemos começar a entender isso. Falamos todos do terroir; veneramos o terroir; dizemos, wow, o meu terroir é optimo! É tão especial. Eu tenho este pedaço de terra e cria um terroir que nem imaginam.

Bem, como sabem, nós na realidade argumentamos e debatemos acerca disso - dizemos que é o clima, o solo, é aquilo. Bem, adivinhem? Podemos descobrir o que raio é o terroir. Está lá, à espera de ser sequenciado. Há milhares de micróbios lá. São fáceis de sequenciar: ao contrário dos humanos, eles têm mil, dois mil genes; nós podemos descobrir o que são.

Tudo o que temos de fazer é ir lá e colher amostras, cavar, encontrar esses bichos, sequenciá-los, correlacioná-los com os tipos de características que gostamos ou não gostamos - é apenas uma grande base de dados - e depois fertilizar. E aí percebemos o que é o terroir. Ora, algumas pessoas podem dizer, Oh, meu deus, estamos a fazer o papel de Deus? Se estivermos a fazer engenharia de organismos, estamos a fazer o papel de Deus? E sempre houve pessoas que iam perguntar a James Watson - ele não é sempre o tipo mais policamente correcto... (Risos) ....e diriam, "Está a fazer o papel de Deus?" E ele tinha a melhor resposta que eu ouvi para esta pergunta: "Bem, alguém tem de o fazer." (Risos)

Eu considero-me uma pessoa muito espiritual, e sem a parte das religião institucionalizada, e digo-vos: Eu não acredito que haja algo sobrenatural. Eu não acredito que compostos químicos sejam sobrenaturais. Eu disse-vos que ia fazer alguns de vocês vomitar. É muito simples: nós não inventamos moléculas, compostos. Eles estão aqui. Estão no universo. Nós reorganizamos coisas, mudamo-las, mas não fazemos nada sobrenatural.

Agora, podemos criar maus impactos - podemos envenar-nos; podemos envenenar a Terra - mas é apenas um resultado de um erro que fizémos. Por isso, o que se está a passar hoje é, a Natureza está a presentear-nos com uma caixa de ferramentas, e achamos que esta é muito longa. Há micróbios lá fora que fazem de facto gasolina, acreditem ou não. Há micróbios, sabem, voltando às leveduras. São fábricas químicas; as mais sofisticadas que a Natureza nos fornece, e podemos agora utilizá-las. Há também um conjunto de regras.

A Natureza não vos permite - podemos fazer engenharia de videiras, mas adivinhem. Não podemos fazer uma videira produzir bebés. A Natureza impôs um conjunto de regras. Podemos trabalhar dentro dessas regras; não as podemos quebrar; estamos apenas a aprender que regras são essas. Eu apenas faço a pergunta, se pudessem curar todas as doenças - se pudessem fazer com as doenças desaparecessem, porque percebemos de facto como funcionam, se pudéssemos acabar com a fome ao sermos capazes de criar, plantas saudáveis e nutricionais que crescem em ambientes inférteis, se pudéssemos criar energia limpa e rentável - nós, nos laboratórios da Synthetic Genomics, temos organismos unicelulares que estão a pegar no dióxido de carbono e a produzir uma molécula muito semelhante à gasolina. Portanto, o dióxido de carbono - aquilo de que nos queremos ver livres - não é açúcar, nem nada. Dióxido de carbono, um pouco de luz solar, e acabamos com um lípido altamente refinado. Podíamos resolver os nossos problemas energéticos, podíamos reduzir CO2, podíamos limpar os nossos oceanos; podíamos produzir vinho melhor. Se pudéssemos, faríamos? Bem, a resposta é muito simples: Trabalhando com a Natureza, trabalhando com esta ferramenta que agora compreendemos, é o próximo passo na evolução humana.

E tudo o vos posso dizer é, mantenham-se saudáveis por 20 anos. Se se puderem manter saudáveis por 20 anos, verão 150, talvez 300.

Obrigado.