Máquina poderá detectar agentes de guerra biológica através de leitura de DNA

Jeffrey Krasner
The Boston Globe

A US Genomics, uma empresa de Woburn, Massachusetts, que criou uma nova máquina que um dia poderá ser capaz de ler informações genéticas diretamente das moléculas de DNA, está trabalhando em um projeto do governo para criar uma linha avançada de defesa na luta do país contra o bioterrorismo.

Com verbas da Agência de Projetos de Pesquisas Avançadas de Defesa (Darpa), um órgão federal, a US Genomics está avaliando se o seu aparelho de análise GeneEngine DNA será capaz de um dia "farejar" armas biológicas, contendo agentes como a ebola ou o sarampo. Em tese, o aparelho, ainda na fase de desenvolvimento, para ser utilizado por pesquisadores e empresas farmacêuticas, poderia identificar as características biológicas de micróbios potencialmente letais que alguém tente introduzir nos Estados Unidos através dos aeroportos ou outros locais públicos.

A companhia planeja completar a primeira fase do projeto de pesquisa, no valor de US$ 500 mil (cerca de R$ 1,55 milhão), até o final do ano. Embora o trabalho experimental esteja longe de chegar a um sistema real de alerta contra agentes patogênicos, o programa fornece à US Genomics os recursos para aperfeiçoar o seu aparelho do tamanho de uma geladeira, adaptando-o às necessidades de várias áreas tecnológicas cruciais, à medida que trabalha no sentido de introduzi-lo no mercado no ano que vem.

O programa poderá ainda dar à US Genomics a fama adicional que a empresa procura, a fim de passar da condição de empresa recém-criada ao de uma grande fornecedora de equipamentos e serviços de dados, que acompanhe uma antecipada expansão no campo de pesquisas genômicas.

Embora o futuro na área de detecção de agentes patogênicas pareça promissor para a US Genomics, a realidade é mais complexa e cheia de grandes incertezas.

A companhia enfrenta a concorrência intensa de potenciais rivais na corrida para a criação de uma máquina que detecte rapidamente agentes biológicos letais. Além disso, a tecnologia necessária para a produção de tal máquina é extremamente complexa.

"Estamos presenciando o surgimento explosivo de empresas que anunciam algum tipo de teste rápido para a detecção de agentes biológicos no ambiente", diz Michael Osterholm, diretor do Centro de Pesquisas e Políticas de Doenças Infecciosas da Universidade de Minnesota. "Ainda não vi nada que se constitua em um dispositivo revolucionário. É como se precisássemos de algo capaz de voar e só conseguíssemos veículos terrestres".

A dificuldade em se fabricar uma máquina detectora de melhor qualidade foi constatada em julho passado, quando o Departamento de Políticas de Ciência e Tecnologia da Casa Branca anunciou que os dispositivos instalados pelos Correios para detectar a presença de antraz não funcionaram e geraram vários alarmes falsos. Após o fiasco, o departamento determinou que as agências governamentais cessassem de encomendar novos aparelhos de detecção de antraz.

O programa da Darpa é ainda mais complexo. A agência quer criar um aparelho que possa detectar qualquer agente de guerra biológica, e não um único micróbio específico. Para isso, tal dispositivo teria primeiro que isolar um espécime de uma verdadeira "sopa" de micróbios presentes em cada porção do ar, a fim de identificar aqueles que são nocivos à saúde humana.

Defendendo o trabalho da sua empresa, David Hoey, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da US Genomics, diz que a sensibilidade do GeneEngine, fabricado pela companhia, faz com que o aparelho seja especialmente indicado para diferenciar agentes biológicos usados por terroristas dos germes comuns.

"As diferenças entre as variedades de antraz capazes de matar e aquelas inócuas são extremamente pequenas", diz Hoey. "Caso haja algo de perigoso no ambiente, não queremos que tal agente passe desapercebido - mas tampouco queremos soar um alarme estridente a todo momento".

A US Genomics está a linha de frente de um segmento da indústria de biotecnologia que procura ler e analisar dados genéticos a velocidades mais rápidas e em quantidades cada vez maiores.

A companhia pretende utilizar as verbas da Darpa para avaliar, em modelos de computador, como o GeneEngine poderia ser otimizado para lidar com as exigências de um "farejador" militar de agentes bacteriológicos.

Caso tenha sucesso, a US Genomics criaria tecnologias bem mais avançadas do que aquelas utilizadas para mapear o genoma humano. A era "pós-genoma" começou em fevereiro de 2001, quando, após anos de pesquisas altamente competitivas, uma agência do governo norte-americano e uma empresa privada divulgaram mapas completos do genoma humano. Os dois grupos alegaram ter decifrado a seqüência química exata que forma o DNA humano.

O DNA, a famosa hélice dupla, é composta de duas espirais conectadas por pares de substâncias químicas - adenosina, citosina, guanina e timina. O DNA humano contém cerca de três bilhões de pares das chamadas bases nitrogenadas.

A tarefa de sequenciar o genoma humano foi algo equivalente a ler todo o texto do livro "Guerra e Paz", parando para soletrar cada uma das palavras. Os pesquisadores fragmentaram o DNA humano em milhões de peças, e, a seguir, utilizaram reações químicas para identificar os componentes de cada par de bases nitrogenadas. Ao final do processo, computadores foram utilizados para montar de volta os fragmentos decodificados de DNA, na ordem correta, formando uma única cadeia sem quebras.

A abordagem da US Genomics está mais para algo como uma leitura dinâmica de "Guerra e Paz". Os cientistas utilizam produtos químicos para identificar uma série de pontos notáveis ao longo da molécula de DNA e, a seguir, lêem essas áreas com laser. Esses pontos são traduzidos em uma assinatura química única, como se fosse um código de barras, que pode ser utilizada para identificar instantaneamente o tipo de DNA examinado.

"A idéia é conseguir muitas informações críticas através da leitura de trechos específicos de um livro", explica Enrico Petrillo, um dos diretores da CB Health Ventures, uma das primeiras empresas a investir na firma, e que agora faz parte do comitê diretor da US Genomics. "Não é necessário que se leiam todas as palavras".

A companhia foi criada em 1997, com base na idéia do diretor-executivo Eugene Chan, de criação de um leitor de DNA ultra-rápido. Até o momento, acionistas investiram cerca de US$ 25 milhões (algo em torno de R$ 77,5 milhões) no negócio.

Chan acredita que em um futuro não muito distante o seu GeneEngine vai se transformar em uma ferramenta chave de um sistema médico onde as terapias e diagnósticos estarão vinculados ao mapa genético único de cada paciente. Assim como as mutações genéticas tornam alguns indivíduos mais susceptíveis a certos tipos de câncer, um livro contendo o código genético completo poderia ajudar a prever que doenças estão atacando um indivíduo, e determinar qual a melhor forma de tratamento.

Mas, para que se coloque em prática a medicina personalizada - conforme essa técnica é conhecida - será necessário que haja uma maneira rápida e relativamente barata para a leitura do genoma do paciente. À medida que o GeneEngine ficar mais rápido, Chan prevê que se tornará uma prática comum incluir um "cartão de identificação" contendo um mapa genético na ficha médica de cada paciente.

O método de mapeamento da US Genomics combina uma técnica bioquímica sofisticada com aquele tipo de tecnologia básica que pode ser encontrado nas pias de cozinhas.

Os cientistas da companhia recolhem uma amostra celular e extraem o DNA de uma forma que preserve intactos longos filamentos da molécula. A seguir, o DNA é assinalado com produtos químicos que aderem a trechos específicos ao longo da molécula.

Suspensos em água, os filamentos de DNA são bombeados para um pequeno aparelho, do tamanho de um chip de computador. Dentro do chip, a amostra flui primeiramente através uma rede microscópica. Assim como o ralo de uma pia, essa rede captura o filamento emaranhado de DNA, até que o fluxo de água o carregue, desenovelado, para o extremo oposto do aparelho. Depois, o filamento passa através de um tubo estreito.

No interior do tubo, um raio laser é focalizado sobre o filamento, fazendo com que os marcadores químicos cintilem brevemente. Um computador registra os marcadores, gerando um código de barras que pode ser comparado com milhares de outros contidos em um banco de dados. O padrão dos marcadores, assim como uma rede, identifica instantaneamente a fonte do DNA.

Todo o processo, operando em nível molecular, desafia a credulidade - até que se veja um vídeo produzido pela firma, no qual os filamentos de DNA se movem através do minúsculo processador. Os filamentos passam pelas grades e pelo leitor a laser como se fossem múltiplos pedaços de macarrão.

A US Genomics recebeu um reforço no mês passado, quando J. Craig Venter, presidente da Celera Genomics, de Rockville, Maryland, que liderou o trabalho industrial para o sequenciamento do genoma humano, se juntou à diretoria da empresa. Venter, um super-astro da mídia, que adora ser manchete de jornais e demolir barreiras científicas, disse que ficou convencido quanto ao potencial tecnológico da firma durante uma visita a Woburn, no dia dois de agosto.

"Quando vemos todos os cromossomos se movimentando, um de cada vez, passando pela máquina e pelo raio laser, temos que acreditar no que os nossos olhos nos mostram", diz ele.


Tradução: Danilo Fonseca

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