Bactérias poderão ser programadas

O geneticista e empresário, dono do Instituto J. Craig Venter, EUA, Craig Venter, e os cientistas Hamilton Smith e Clyde Hutchison lideraram uma equipe de pesquisadores em um projeto que durou 15 anos, com um custo de milhões de dólares e que resultou na primeira célula portadora de um genoma sintético. Em 2008, os pesquisadores do Instituto conseguiram construir um pequeno genoma bacteriano, no entanto, não foi possível ativá-lo no interior da célula. Mas, com a continuidade das pesquisas, os cientistas conseguiram fazer com que a célula portadora do novo genoma se tornasse funcional.

As principais informações sobre o projeto estão em um artigo que foi publicado na edição do dia 20 de maio da revista Science. Nele, estão disponíveis os dados sobre a síntese e a montagem do genoma do Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 com 1.08 Mbp, a partir de informações digitalizadas de uma sequência genômica, e a transferência para a bactéria receptora, a M. capricolum, resultando em uma nova M. mycoides controlada pelo novo genoma.   

Nos experimentos, foram utilizadas duas bactérias, a M.mycoides subspécie capri (GM12) - um parasita de ruminantes (bovinos e caprinos) que causa doenças pulmonares, e a M. capricolum subspécie capricolum (CK), agente causador de doenças respiratórias, mastite e artrite, em caprinos. Ambas apresentam crescimento rápido, o que consistiu uma grande vantagem em relação a outros microorganismos utilizados anteriormente pelos cientistas.

O objetivo do projeto foi o de modificar e transferir parte do genoma da M. mycoides para a M. capricolum, fazendo com que esta tivesse o seu comportamento controlado pelo novo conjunto de informações genéticas recebidas. Em tentativas anteriores, com o DNA de outra espécie de bactéria, a remontagem dos segmentos do genoma foi feita in vivo no interior da levedura Saccharomyces cerevisiae.

Dando continuidade ao projeto, os pesquisadores tentaram estabelecer condições e procedimentos para a transferência do genoma sintético fora da levedura, clonando todos os cromossomos da bactéria doadora (M. mycoides) como plasmídeos centroméricos na levedura. Infelizmente, as tentativas de extrair o genoma da M. mycoides, a partir da levedura, e transferir para a bactéria receptora, não foram bem sucedidas.

Os pesquisadores descobriram que a falha na tentativa de transferência se deveu a existência de um sistema de restrição comum às duas células, e que o genoma da bactéria doadora foi metilado, mantendo-o protegido da restrição durante a transferência do genoma. A inserção do genoma bacteriano na levedura constituiu uma vantagem, pois ele não é metilado e por isso, não fica protegido pelo sistema de restrição. A partir desse procedimento, os cientistas conseguiram superar a barreira de restrição (metilação) por meio de metilases purificadas, de extratos brutos das duas bactérias e pelo bloqueio do sistema de restrição da célula doadora.

Após terem conseguido superar essas dificuldades e estabelecido todos os procedimentos pré-planejados, e com as informações de síntese, montagem, clonagem e da transferência, bem sucedida dos 1.08-Mpb do genoma da M. mycoides, foi possível criar uma célula que estivesse sob o controle do novo código genético.   

Finalmente, os experimentos deram origem à primeira célula controlada por um genoma sintético e devido a isso, se comportou de forma semelhante à bactéria doadora do material genético. Um aspecto importante a ser destacado, é que apenas o material genético recebido pela M. caprinolum é sintético, pois todas as organelas citoplasmáticas são as da própria bactéria. Isso significa dizer que não foi criada uma nova vida, pois o genoma já existia na natureza, tendo sido apenas modificado e transferido.

Essa conquista pode ter repercussões muito importantes em áreas que vão desde a ambiental, com a possibilidade de se criar um novo organismo que possa degradar compostos tóxicos presentes no ambiente, e na saúde humana, com a produção de novas vacinas.