Craig Venter revela "vida sintética"

Estamos aqui para anunciar a primeira célula sintética, um célula construída começando por um código digital num computador, construido-se o cromossoma a partir de quatro frascos de químicos, montando esse cromossoma em levedura, transplantado-o para uma célula bacteriana recipiente e transformando essa célula numa nova espécie bacteriana. Portanto esta é a primeira espécie auto-replicadora que temos neste planeta cujo pai é um computador. É também a primeira espécie que tem o seu próprio website codificado no seu código genético. Mas iremos falar mais acerca das marcas de água dentro de instantes.

Este projecto teve início há 15 anos quando a nossa equipa na altura -- chamamos-lhe o institudo TIGR -- estava envolvida na sequênciação dos dois primeiros genomas da história. Sequenciámos Haemophilus influenzae e depois o genoma mais pequeno de um organismo auto-replicativo, o de Mycoplasma genitalium. E assim que obtivémos estas duas sequências, pensámos, se este é supostamente o genoma mais pequeno de uma espécie auto-replicativa, poderá haver um genoma ainda mais pequeno? Poderíamos perceber as bases da vida celular ao nível genético? Tem sido uma investigação de 15 anos só para chegar a este ponto de partida, de modo a responder a estas questões. Porque é muito difícil eliminar múltiplos genes de uma célula. Só se consegue um de cada vez. Decidimos desde cedo que tínhamos de tomar a via sintética, ainda que ninguém o tivesse tentado, para ver se conseguíamos sintetizar um cromossoma bacteriano, para que podessémos variar o conteudo genético para perceber quais sao os genes essenciais para a vida. isso começou a nossa investigação de 15 anos para chegar até aqui.

Antes de iniciarmos as experiências, perguntámos de facto à equipa de Art Caplan, na altura da Universidade da Pensilvânia, para realizar uma revisão de quais os riscos, os desafios, a ética em torno de criar novas especies em laboratório já que nunca tinha sido feito antes. Passaram cerca de dois anos revendo esses factores independentemente e publicaram esses resultados na Science em 1999. Eu e o Ham retirámo-nos por dois anos num projecto de sequenciação do genoma humano, mas assim que ficou completo, voltámos a esta tarefa.

Em 2002, inaugurámos um novo instituto, o Instituto de Alternativas Energéticas Biológicas e estabelecemos dois objectivos. Primeiro, compreender o impacto da nossa tecnologia no ambiente, e como compreender melhor o ambiente. Segundo, iniciar este processo de criar vida sintética para compreender as bases da vida. Em 2003, publicámos o nosso primeiro sucesso. Portanto Ham Smith e Clyde Hutchison desenvolveram novos métodos para criar DNA sem erros a um nível pequeno. A nossa primeira tarefa foi um bacteriofago com um código de 5000 letras, um vírus que ataca somente a E. coli. Esse era o fago phi X 174, que foi escolhido por razões históricas. Foi o primeiro fago de DNA, vírus de DNA, genoma de DNA que foi de facto sequenciado. Assim que nos apercebemos que podíamos construir blocos de tamanho típico de vírus com 5000 pares de bases, pensámos "temos pelos os meios para tentar construir uma série destes blocos, de modo a eventualmente juntá-los para criar este cromossoma com Mega-bases". Deste modo, susbantâncialmente maior do que tínhamos previamente pensado.

Decorreram vários passos para isto. Houve dois lados. Tinhamos que resolver a química de contruir grandes moleculas de DNA e tinhamos de resolver o lado biológico de como, uma vez que tinhamos esta entidade quimica, como é que a a ligamos, como é que a activamos. na célula recipiente. Tinhamos portanto duas equipas a trabalhar em paralelo, uma equipa na química, e outra a tentar ser capaz de transplantar cromossomas inteiros para obter novas células. Quando começámos isto, pensámos que a síntese seria o nosso maior problema, por isso e que escolhemos o genoma mais pequeno.

E alguns de vocês repararam que mudámos do genoma mais pequeno para um muito maior. E podemos rever as razões para tal, mas basicamente, a pequena célula demorou cerca de um ou dois meses até se obter resultados, já a célula maior, com um crescimento mais rápido. demorava apenas dois dias. Portanto podíamos analisar apenas alguns ciclos num ano com seis ciclos por semana. E devem saber que, basicamente, provavelmente 99 por cento ou mais das nossas experiências falharam. Portanto isto foi um processo de correção, de resolução de problemas desde o início porque não havia um protocolo de como o fazer.

Uma das publicações mais importantes que fizémos foi em 2007. A Carole Lartigue dirigiu a tarefa de conseguir transplantar um cromossoma bacteriano de uma bactéria para outra. Eu penso, filosoficamente, que esse foi um dos artigos mais importantes que algumas vez fizemos porque mostrou quão dinâmica a vida era. E sabíamos, uma que isso funcionou, que tínhamos de facto a hipótese, se conseguíssemos construir cromossomas sintéticos, de fazer o mesmo com eles. Não sabíamos que iriam ser necessários vários anos para o conseguir.

Em 2008, anuncíamos a síntese completa do genoma de Mycoplasma genitalium, um pouco mais de 500.000 letras de código genético, mas não conseguímos activá-lo. Pensamos, em parte, devido ao crescimento lento, e depois também em parte, porque as células têm todo o tipo de mecanismos únicos de defesa que previnem que estes acontecimento de acontecer. No final descobriu-se que a célula que estávamos a tentar transplantar tinha uma nuclease, uma enzima que digere DNA na sua superfície e que alegremente estava a digerir o DNA que lhe dávamos e portanto nunca conseguir transplantações. Mas até à data, aquela era a maior molécula com uma estrutura definida que tinha sido criada.

E portanto ambos os lados estavam a progredir, mas parte da síntese tinha de ser conseguida, ou foi conseguida, usando leveduras, colocando os fragmentos na levedura, e a levedura montava-os por nós. Foi um fantástico passo em frente, mas tínhamos um problema porque agora tínhamos o cromossoma bacteriano a construir-se em levedura. Portanto além de fazer o transplante, tínhamos de descobrir como tirar o cromossoma bacteriano dentro da levedura eucariota, de modo a que pudéssemos transplantá-lo na célula recipiente.

A nossa equipa desenvolveu novas técnicas para construir, clonar cromossomas bacterianos inteiros em levedura. Então pegámos no mesmo genoma de mycoides que a Carole tinha inicialmente transplantado, e fizemo-lo crescer em levedura como se fosse um cromossoma artificial. Pensámos que este seria um teste excelente em aprender como obter cromossomas de leveduras e transplantá-los. No entanto, quando realizámos estas experiências, conseguiamos obter os cromossomas das leveduras mas não transplantá-lo e activá-lo numa célula. Esse pequeno problema demorou dois anos a ser resolvido pela equipa.

Veio-se a saber que o DNA na célula bacteriana estava metilado, e a metilação protegia-o de uma enzima de restrição, que o digeria. O que descobrimos foi que, se pegássemos no cromossoma da levedura e o metilasse-mos podíamos transplantá-lo. Outros progressos foram feitos quando a equipa removeu os genes da enzima de restrição da célula recipiente. Assim que o fizessemos, podiamos pegar no DNA "não metilado" da levedura e transplantá-lo.

Então. no passado Outono, quando publicámos os resultados desse trabalho na Science, ficámos muito confiantes e pensámos que estavamos apenas a algumas semanas de distância de ser capaz de activar o cromossoma proveniente da levedura. Devido aos problemas com Mycoplasma genitalium e o seu crescimento lento, à cerca de um ano e meio, decidimos sintetizar o cromossoma bem maior, o cromossoma de mycoides, sabendo que tínhamos os problemas biológicos resolvidos para transplantação. Aí o Dan liderou a equipa de síntese deste cromossoma de mais de um milhão de pares de bases. Mas chegou-se à conclusão que não seria assim tão simples no final. E atrasou-nos em três meses porque tínhamos um erro em mais de um milhão de pares de bases nessa sequência.

Então a equipa desenvolveu um software de correção, onde podíamos testar cada fragmento sintético para ver se iria ser replicado como se fosse DNA nativo. Descobrimos que 10 em 11 das peças de cem mil pares de bases que sintetizámos estavam completamente correctas e compatíveis com uma sequência "geradora" de vida. Resumimos tudo a um fragmento. Sequênciamo-lo e descobrimos que apenas um par de bases tinha sido removido num gene essencial. Portanto, a exactidão é essencial. Há partes do genoma onde não é tolerável nem um erro, a há partes do genoma onde podemos colocar grandes blocos de DNA, como fizemos com as marcas d'água, e são tolerados todo o tipo de erros. Demorámos três meses para descobrir esse erro e reparámo-lo. E depois, numa madrugada, às 6 a.m., tinhámos um aviso do Dan a dizer que, neste momento, existia a primeira colónia.

Tinha sido uma longa jornada para chegar aqui -- 15 anos desde o início. Sentimos que, um dos princípios deste ramo era de ter a certeza absoluta que conseguíamos distinguir DNA sintético de DNA natural. Desde cedo, quando se está a trabalhar num novo ramo da ciência, temos que pensar em todas as armadilhas e coisas que nos podem levar a acreditar que fizemos uma coisa quando não o fizémos, e, ainda pior, levar outros a acreditar nisso. Portanto, pensámos que o maior problema seria a contaminação de somente uma molécula do cromossoma nativo, levando-nos a crer que tinhamos de facto criado vida sintética, quando tinha sido apenas um contaminante.

Portanto desde cedo, desenvolvemos a noção de colocar marcas d'água no DNA para tornar absolutamente claro que o DNA era sintético. E o primeiro cromossoma que construímos, em 2008, o de 500 mil pares de bases, simplesmente inserimos os nomes dos autores do cromossoma no código genético, Mas era utilizando apenas traduções de uma letra de aminoácidos, o que deixa de parte certas letras do alfabeto. Então a equipa desenvolveu um novo código dentro do código, dentro do código. Portanto é um novo código para interpretar e escrever mensagens no DNA. Ora, os matemáticos têm andado a esconder e escrever mensagens no código genético à já algum tempo, mas é claro que eles são matemáticos e não biólogos porque, se escreverem longas mensagens com o código que os matemáticos criaram, iria certamente levar a que novas proteínas fossem sintetizadas com funções desconhecidas.

Portanto o códifo que o Mike Montague e a equipa desenvolveram insere frequentemente codões stop. É portanto um alfabeto diferente, mas permite-nos utilizar o alfabeto inglês inteiro com pontuação e números. Há quatro grandes marcas d'água ao longo dos milhares de pares de base do código genético. De facto, o primeiro contém dentro de si o código para interpretar o resto do código genético. A restante informação nas marcas d'água contém os nomes de, acho que é, 46 autores diferentes e o principais contribuintes para levar o projecto até este ponto. Também inserimos um endereço de um website, para que se alguém descodificar o código dentro do código, dentro do código, poder mandar um email para esse endereço. Portanto é claramente distinguivel de qualquer outra espécie, tendo 46 nomes nele e o seu próprio endereço electrónico. Adicionámos ainda três citações porque, com o primeiro genoma, fomos criticados por não tentar dizer algo mais profundo do que simplesmente assinar o trabalho.

Não daremos o resto do código, mas daremos as três cotaçoes. A primeira é, “Viver, errar, cair, triunfar, recriar vida a partir da vida.” É uma citação de James Joyce. A segunda citação é, "Ver as coisas, não como elas são, mas como elas podem ser." É uma citação do livro "American Prometheus" de Robert Oppenheimer. E a última é uma citação de Richard Feynman "O que não posso contruir, não consigo compreender." Portanto, como isto é um grande avanço filosófico assim como um avanço técnológico na ciência, tentámos lidar quer com o lado filosófico quer com o lado técnico.

A última coisa que quero dizer antes de ir-mos às questões é que o extenso trabalho que fizémos, pedir uma revisão ética, inovar nesse aspecto assim como no aspecto técnico, tem sido amplamente discutido na comunidade científica, na comunidade legal e aos mais altos níveis do governo Mesmo com este anúncio, tal como fizémos em 2003 -- esse trabalho foi financiado pelo Departamento de Energia -- este trabalho foi revisto ao nível da Casa Branca, tentando decidir se o trabalho deveria ser confidencial ou publicá-lo. Decidiram que deveria ser abertamente publicado, o que é a medida correcta. Informá-mos a Casa Branca. E informá-mos os membros do Congresso. Tentámos elevar os assuntos legais em paralelo com os avanços científicos.

Portanto com isso, gostaria de começar por aí para a questões. Sim, lá atrás.

Reporter: Poderia explicar em termos leigos quão significante é esta descoberta, por favor?

Criag Venter: Podemos explicar quão significante isto é? Eu não tenho a certeza se devíamos ser nós a explicar quão significativo é. É significativo para nós. Talvez seja uma mudança filosófica gigante da maneira como vemos a vida. Actualmente vêmo-la como um passo de bebé em termo de, demorou-nos 15 anos para agora ser capaz de realizar a experiencia criamos à 15 anos atrás compreender a vida ao nível no seu nível mais básico. Mas acreditamos de facto que isto vai ser um poderoso conjunto de ferramentas. E estamos já a começar em diversas maneiras a usar esta ferramenta.

Temos no instituto, um financiamento a decorrer, agora, da NIH um programa com a Novartis para tentar utilizar estas novas ferramentas de DNA para talvez criar a vacina para a gripe que poderá obter no próximo ano. Porque, em vez de demorar meses a produzi-las, A equipa do Dan pode produzi-las em menos de 24 horas. Portanto quando vê quanto tempo demorou para obter a vacina do H1N1 podemos pensar como podemos encurtar esse processo muito substancialmente. Na área das vacinas, A Synthetic Genomics e o instituto estão a criar uma empresa de vacinas porque pensamos que essas ferramentas podem criar vacinas para doenças que não era possível até à data, onde os vírus evoluem rapidamente, como o caso do rhinovirus. Não seria bom ter algo que acabasse de facto com constipações comuns? Ou, mais importante, o HIV, onde o vírus evolve tão rapidamente, as vacinas que são criadas hoje não conseguem acompanhar essas mudanças evolucionárias.

Mais ainda, no Synthetic Genomics, temos estado a trabalhar nos maiores problemas ambientais. Eu penso que este último derame de petróleo no Golfo é um bom exemplo. Não podemos ver o CO2; dependemos em medições científicas para o fazer, e vemos nos resultados iniciais que temos demasiados dele. Mas podemos ver agora pré-CO2 flutuando nas águas e contaminando as praias do Golfo. Precisamos de algumas alternativas para o petróleo. Temos um programa com a Exxon Mobile para tentar desenvolver novas estirpes de algas que consigam eficazmente capturar CO2 da atmosfera ou de fontes concentradas, produzir novos hidrocarbonetos com possam ir para refinarias para produzir gasolina normal e gasóleo a partir de CO2.

Estes são apenas algumas abordagens e direções que estamos a tomar.

(Aplausos)