Novo ADN sintético com oito letras em vez dos “naturais” quatro

Nova forma sintética de ADN apresentada na revista Science pode ter várias aplicações, desde um alternativo armazenamento de dados até diagnósticos melhorados e novos tipos de fármacos

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Estrutura da dupla hélice construída com quatro bases naturais G (verde), A (vermelho), C (azul), T (amarelo), e quatro bases sintéticas, B (ciano), S (cor-de rosa), P (roxo), e Z (laranja) Millie Georgiadis/ Escola de Medicina da Universidade de Indiana

Chama-se ADN Hachimoji, hachi significa “oito” e moji quer dizer “letra” em japonês (como em e-moji). É uma nova forma de ADN, sintético, feito em laboratório, com o dobro dos blocos que existem no ADN natural. E, sossegue-se desde já os mais receosos, não se trata de vida alienígena mas de um “produto” que não sobrevive fora de um ambiente controlado e de uma atenta monitorização. “O ADN Hachimoji não consegue ir a lado nenhum se escapar do laboratório”, garantem os cientistas que assinam o artigo na revista Science. Aliás, ao contrário de uma ameaça, o novo sistema genético pode vir a ser muito útil para aplicações biológicas sintéticas, como diagnóstico de doenças, monitorização de vírus, armazenamento de informação e terapias inovadoras.

Uma das primeiras lições de biologia diz que o nosso ADN é feito com quatro letras (A, T, G e C, iniciais das bases químicas adenina, timina, guanina e citosina) e que esta molécula codifica as informações necessárias para criar vida. O ADN tem a poderosa capacidade de armazenar, copiar e expandir informação genética. Está em cada uma das células do nosso corpo e as combinações de letras para escrever o nosso código genético não acontecem por acaso. Quando há erros de “ortografia”, há problemas. Assim, para que tudo corra bem, há duas combinações possíveis: o par de bases A-T e o par de bases C-G. Tudo deve estar no lugar certo. Todos os seres humanos têm um total de cerca de três mil milhões de pares de bases no ADN, um conjunto da mãe e outro do pai. Cada par é uma letra numa frase e cada uma destas frases é um gene. 

Apesar de ainda desconhecermos muita coisa sobre o sistema genético natural, os cientistas quiseram mais e melhor (não querem sempre?): se com quatro letras já se faz tanto, o que seria possível fazer com mais? Em 2012, um grupo de cientistas nos EUA publicou um artigo na revista PNAS onde mostrava, em experiências circunscritas ao tubo de ensaio, que o ADN sintético de seis letras que tinha sido criado podia ser copiado e transcrito com sucesso em ARN, uma molécula com várias funções biológicas importantes como a codificação genética ou a regulação e expressão dos genes. Em 2014, uma equipa de investigadores do Instituto Scripps, na Califórnia, EUA, anunciou ao mundo que tinha criado células com seis letras. O alfabeto genético aumentava e já se imaginava um novo mundo com novas moléculas. O aperfeiçoamento da técnica poderia levar à criação de células sintéticas usadas para produzir proteínas que a natureza não consegue. As letras do ADN são nucleótidos que fornecem as instruções para produzir proteínas (através da transcrição do ADN em ARN).

As experiências com este alfabeto genético de seis letras ainda estão em curso. Em 2017 foi produzido um organismo semi-sintético, uma bactéria com seis letras, as quatro naturais e duas (X e Y) artificiais. Agora, outros inquietos investigadores deram um novo passo em frente. Se foram possíveis seis, por que não tentar oito? A edição desta sexta-feira da Science traz pormenores sobre o avanço conseguido num laboratório dos EUA, num trabalho que foi coordenado por Steve Benner, da Fundação para Evolução Molecular Aplicada, em Alachua, na Florida. O novo ADN sintético duplica as letras do natural e os seus “criadores” chamam-lhe ADN Hachimoji.

Não é alienígena

“O ADN hachimoji pode fazer tudo que o ADN [natural] faz para sustentar a vida. Faz pares de maneira previsível e há regras que tornam possível prever a sua estabilidade. O ADN de Hachimoji pode ser copiado para produzir ARN Hachimoji, é capaz de orientar a síntese de proteínas” refere um comunicado de imprensa sobre o estudo. Millie Georgiadis, que trabalhou nas estruturas de cristal na Escola de Medicina da Universidade do Indiana, acrescenta que as “estruturas cristalinas de três diferentes hélices duplas de ADN Hachimoji revelaram as mesmas propriedades específicas mantendo as características essenciais do ADN natural”.

“Este estudo lembra-nos o quanto ainda temos de aprender sobre ADN e ARN”, comentou o biólogo Jack Szostak, prémio Nobel da Medicina em 2009, que se dedica a estas áreas de investigação relacionadas com o ADN e ARN e que não esteve envolvido neste trabalho. No artigo explica-se que os oito nucleótidos do ADN e ARN Hachimoji foram concebidos para formar quatro pares complementares que se ligam através do hidrogénio.

Apesar de se tratar de um ADN sintético que, tal como o nosso, se coordena com o ARN, os cientistas recusam o rótulo de “vida alienígena”. No comunicado de imprensa da fundação da Florida conta-se uma história que envolve Chris McKay, um cientista planetário no Centro de Investigação de Ames da agência espacial norte-americana NASA. Este especialista terá, no ano passado, questionado Steve Benner sobre a possibilidade de encontrar vida alienígena no espaço discutindo várias hipóteses como Marte, Europa (uma lua de Júpiter), Titã e Encelado (luas de Saturno). O biólogo terá dito que o mais provável é que viesse primeiro de um laboratório na Terra.

“No entanto, não é correcto dizer que o ADN Hachimoji é vida alienígena”, avisa Steve Benner, justificando que para isso o sistema teria de ser auto-sustentável. E este sistema genético sintético não é. O ADN Hachimoji precisa de um fornecimento estável de “matéria-prima” criada em laboratório e que não existe “cá fora”.

E agora? O que se pode fazer com este alfabeto expandido? O ADN Hachimoji pode ter muitas aplicações no campo da biologia sintética aplicada. Os investigadores falam de diagnósticos melhorados, alternativas ao silício para armazenamento de informações, proteínas com aminoácidos extras e novos tipos de fármacos. “Parte deste novo ADN já está presente em produtos para diagnosticar doenças e monitorizar o ambiente em situações de propagação de doenças causadas por vírus”, refere Mark Poritz, que dirige o desenvolvimento de produtos na empresa Firebird que forneceu materiais sintéticos para este estudo. Citado no comunicado de imprensa, remata com uma frase que pode resumir esta investigação: “É sempre emocionante quando vemos que a ciência básica tem impacto na saúde das pessoas, como este trabalho pode ter.”