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DNA Script desenvolve a primeira impressora enzimática de DNA do mundo

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O polvo é uma criatura solitária que não acha que o namoro seja tudo isso. Quando chega a hora de acasalar, o macho envia à fêmea uma bolsa de esperma de longe, às vezes com um braço decepado. E eles disseram que o romance estava morto. Além de ser inteligente o suficiente para evitar pensão alimentícia e pensão alimentícia, o polvo é capaz de mudar sua própria composição genética para se adaptar ao ambiente. Os cientistas estão estudando essa característica na esperança de imitar esse feito para aplicações terapêuticas. O ato de tirar algo notável da natureza e “produzi-lo” é denominado biomimética.

Em um artigo anterior, vimos 8 exemplos de biomimética retirados de startups reais que procuravam imitar tubarões, besouros, aranhas, bambu e até pirilampos. Por que reinventar a roda quando a evolução já investiu séculos para separá-la? Esse é o processo de pensamento por trás do trabalho que está sendo feito por uma startup francesa chamada DNA Script, que decidiu que a tecnologia de síntese de DNA tradicional em uso hoje, que foi inventada nos anos 80, precisa de uma atualização.

Síntese de DNA

A Illumina (ILMN) teve muito sucesso porque vende máquinas usadas para ler DNA. É um processo denominado “sequenciamento da próxima geração” e é o que tornou possível todo o campo da biologia sintética. Assim que pudermos ler o DNA, podemos começar a entendê-lo. Quando entendemos o DNA, podemos começar a editá-lo. É por isso que todas essas empresas de edição de genes estão surgindo. Depois de editar um pedaço de DNA, podemos então querer produzir fitas de DNA sob demanda. Nós nos referimos ao processo de criação de DNA como “síntese de DNA”.

Toda a síntese de DNA envolve a produção de pequenos fragmentos de DNA chamados oligonucleotídeos (oligos) e, em seguida, usando enzimas para costurá-los. Empresas como a Twist Bioscience construíram todo um negócio em torno da produção de DNA sintético sob demanda. Tradicionalmente, o processo de síntese de DNA envolvia o uso de produtos químicos. A tecnologia do DNA Script usa biomimética para permitir que os pesquisadores realizem a impressão do DNA em seus próprios laboratórios.

DNA Script e a DNA Printer

Clique para o site da empresa

Encontramos pela primeira vez a startup francesa DNA Script alguns anos atrás, quando escrevemos sobre 9 empresas de armazenamento de dados DNA a serem observadas. Desde então, eles participaram de algumas rodadas importantes de financiamento, tendo levantado pouco mais de $ 112 milhões até hoje, de investidores de renome como Danaher Life Sciences (DHR), Agilent Technologies (A), Merck (MRK) e Illumina Ventures. Para entender melhor o que a empresa faz, recorremos a uma palestra proferida pelo cofundador Thomas Ybert em 2017 que apresenta a tecnologia como forma de biomimética.

A palestra começa com alguns exemplos mais interessantes de biomimética – um desenho de trem inspirado no pássaro Kingfisher, um adesivo baseado na pele da lagartixa e uma vacina que imita o tardígrado. A conclusão aqui é que a evolução natural fornece muitas soluções para problemas complexos, sendo uma delas a síntese de DNA. O DNA Script quer interromper a síntese de DNA, mudando de substâncias químicas para enzimas.

Recentemente, escrevemos sobre como as proteínas são algumas das máquinas moleculares mais incríveis conhecidas pelo homem. Uma classe de proteínas são as enzimas, moléculas que atuam como catalisadores para reações químicas. Um tipo de enzima é uma DNA polimerase que é melhor explicada pela News Medical da seguinte maneira:

As DNA polimerases são enzimas que criam moléculas de DNA por meio da montagem de nucleotídeos, os blocos de construção do DNA. Essas enzimas são essenciais para a replicação do DNA e geralmente funcionam em pares para criar duas fitas de DNA idênticas a partir de uma molécula de DNA original. Durante esse processo, a DNA polimerase “lê” as fitas existentes de DNA para criar duas novas fitas que combinam com as existentes.

Crédito: News Medical

Como as DNA polimerases são a forma natural de copiar DNA, elas provavelmente são muito boas nisso. A abordagem do DNA Script é projetar essas enzimas para realizar naturalmente a síntese de DNA que é mais rápida, mais barata e mais ecológica do que os métodos existentes de escrever DNA. Seu produto final é uma impressora de DNA de bancada alimentada por sua tecnologia enzimática que “oferece uma alternativa mais rápida e ecológica à síntese terceirizada de DNA baseada em produtos químicos”.

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Em breve – Crédito: DNA Script

Muitos grandes departamentos de P&D farmacêutico se sentirão muito melhor sendo capazes de imprimir DNA eles próprios sem ter que envolver um fornecedor terceirizado como a Twist Biosciences. No entanto, o DNA Script não é a única startup que começa a se interessar pela síntese enzimática de DNA ou por máquinas de síntese de DNA de mesa.

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A competição

Toda uma nova geração de empresas está trabalhando no uso de enzimas para melhorar a síntese de DNA. Uma delas é a startup Molecular Assemblies, que está trabalhando em “uma tecnologia de síntese enzimática independente de plataforma que produz DNA longo, de alta qualidade e específico de sequência de maneira confiável e acessível”. Eles também são apoiados pela Agilent e recentemente foram para a cama com uma empresa de engenharia de proteínas de capital aberto sobre a qual escrevemos poucos dias atrás. Outra startup trabalhando com a Universidade de Berkeley na síntese de DNA usando a abordagem de enzimas é a Ansa Biotechnologies.

Quando se trata de impressão de DNA, um concorrente neste espaço é a Evonetix, uma startup do Reino Unido que desenvolveu um chip de silício exclusivo que permite que a síntese de DNA em grande escala ocorra em paralelo. Seu gravador de DNA de mesa será um instrumento ‘plug and play’ fácil de usar.

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A Evonetix descreve sua tecnologia como “um processo que identifica e remove erros, permitindo precisão, escala e velocidade que é várias ordens de magnitude melhor do que as abordagens convencionais”. A startup fechou sua maior rodada de financiamento até o momento – uma Série B de US $ 30 milhões – em março passado trazendo seu financiamento total divulgado para $ 44 milhões Até a presente data.

Com todo o progresso feito com a síntese de DNA, estamos muito longe de sermos capazes de costurar um genoma inteiro. Estima-se que uma fita completa de DNA tenha cerca de dois metros de comprimento e contém tanta informação quanto pode ser encontrada na pilha de listas telefônicas abaixo.

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Uma única fita de DNA pode armazenar todas as informações encontradas nessas pilhas de listas telefônicas

Quanto mais longa for a fita de DNA que você está tentando produzir, maior será a probabilidade de haver erros. Tanto a precisão quanto a velocidade são fundamentais. Startups como a Ribbon Biolabs estão usando tecnologia de síntese enzimática para fabricar grandes comprimentos de até 10 mil pares de bases em apenas algumas horas. Usando as enzimas encontradas na natureza, a síntese em escala do genoma pode em breve se tornar uma realidade.

Por último, vale a pena mencionar uma pioneira no espaço de impressão de DNA – Synthetic Genomics – que comercializa sua impressora de DNA sob uma subsidiária chamada Codex DNA. O sistema BioXp 3200 é “a primeira e única plataforma de síntese de genes totalmente automatizada do mundo para medicina personalizada e fabricação distribuída de vacinas”. Fundado por Dan Gibson – o criador da metodologia de montagem Gibson padrão da indústria – o Codex DNA exige que seus clientes solicitem cartuchos de DNA específicos para sequências, que podem levar de 3 a 5 dias para chegar. É difícil ver por que você iria querer comprar o equipamento se leva o mesmo tempo para outra pessoa fazer o trabalho.

Conclusão

A velocidade de desenvolvimento da tecnologia aumentará à medida que acumulamos mais dados do que nunca e os alimentamos com algoritmos de aprendizado de máquina que nos ajudam a resolver problemas mais rapidamente. A impressora enzimática de DNA desenvolvida pela DNA Script é a primeira de seu tipo e atraiu o interesse de grandes corporações que desejam acompanhar o seu desenvolvimento. Mudar o modelo de negócios de um serviço terceirizado para uma plataforma de hardware de loop fechado é algo que a Twist Bioscience certamente manterá de perto.

Esperamos que você tenha gostado de ler este artigo tanto quanto gostamos de escrevê-lo. Você sabia que pode contratar nossa equipe de MBAs para escrever sobre sua empolgante história de tecnologia disruptiva? Confira.

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