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Biotecnologia e Inteligência Artificial: conceitos e aplicações

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Biotecnologia e Inteligência Artificial: conceitos e aplicações

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É fato que a união entre ferramentas computacionais inteligentes e dados biológicos têm avançado nossa compreensão sobre a vida e impactado positivamente diversas áreas, em especial a saúde humana.
Nesse vídeo, falo sobre algumas das aplicações existentes na interface entre Biotecnologia e Inteligência Artificial, um pequeno compilado de informações que você pode encontrar explorando nosso Padlet.

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A inteligência artificial (IA) é a ciência que busca desenvolver máquinas capazes de realizarem atividades humanas de maneira autônoma, incluindo a tomada de decisões e resolução de problemas. Nesse sentido, a IA tem importante papel na Biotecnologia que trabalha e gera uma grande quantidade de dados biológicos (Big Data).
O vídeo abaixo pontua e descreve rapidamente algumas das aplicações desse campo de estudo na Biotecnologia.

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How Artificial Intelligence (AI) is used in BioTechnology - Use cases

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A biotecnologia cinza, ou a biotecnologia ambiental, é o ramo da biotecnologia que busca utilizar diferentes técnicas biológicas para a prevenção ou a resolução de problemas de contaminação ambiental. Nessa apresentação em vídeo, eu trouxe alguns conceitos e curiosidades sobre essa área, um pequeno compilado de informações que vocês podem encontrar no nosso Padlet!

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Biotecnologia na saúde: do que se trata e como ela está ao nosso redor.

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Biotecnologia na saúde: do que se trata e como ela está ao nosso redor.

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Neste vídeo, o aluno João Pedro Veras traz um resumo das informações encontradas nesta sessão do Padlet que fala sobre biotecnologia na saúde. Confiram!

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Feb 3, 2021

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Do que se trata a Biotecnologia na Saúde, como ela ocorre ao nosso redor e perspectivas para o futuro.

Biotecnologia na Saúde Transcript

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Olá, meu nome é João Pedro. Fala um pouco da biotecnologia na saúde do que se trata e como ela está ao nosso redor. Bom, ela é bastante utilizado para os julgamentos ou medicamentos na manipulação genética para ajudar no diagnóstico de doenças ou em processo de cura. Bom, ela também é bastante utilizada na engenharia de proteínas, onde é possível construir uma proteína que apresente uma nova função. E esse não possui duas vertentes, que é um desenho racional onde é feito um estudo prévio da estrutura tridimensional da proteína para verificar os a menores que exerce uma função chave. A outra evolução dirigida nesse caso não é. Não é exigido um conhecimento prévio da estrutura da proteína, pois são feitas diversas limitações econômicas. Esses mutantes passaram por uma triagem estabelecida pelo pesquisador e os pesquisadores se criar essa técnica foram laureados com o Prêmio Nobel de Química em dois mil dezoito, que é uma técnica bastante importante para engenharia de proteínas para ter noção do crescimento da biotecnologia na saúde. Aqui no Brasil, uma pesquisa foi feita demonstrando crescimento disparado na indústria farmacêutica no Brasil, desde o ano dois mil, o que aumentou a competição e, portanto, faz se necessário estabelecer a inovação como estratégia para a produção de produtos com maior valor agregado e falando em importância em biotecnologia, como não citar o SUS, ela também está presente no SUS e é ele que nos garante diversos serviços deste transplante de órgãos. A assistência farmacêutica, odontológico, nutricional e por aí vai que são serviços que utilizam técnicas de tratamento de medicamentos que, por sua vez, são provenientes de pesquisas de institutos como o Instituto Butantan. O Instituto Butantan é o principal instituto responsável pelas vacinas e é o maior produtor de um novo biológicos no Brasil. Ele que fornece ao SUS as vacinas e ele também produz. Soros e biopharma são distribuídos gratuitamente pelo SUS. Outra instituição bastante importante é a Fundação Oswaldo Cruz e preste serviço de Vigilância Epidemiológica e Controle e Prevenção de Doenças, além de ter como intuito o desenvolvimento de pesquisas relacionadas à saúde e agregar profissionais que atuem com pesquisa nessa área. Ela também possui um grupo que trabalha especificamente com a tecnologia Vão além da Fiocruz temos a Bio-manguinhos, que é o Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Ela é uma unidade da Fiocruz, é o campo de trabalho do profissional da Biotecnologia é uma unidade responsável por pesquisa, inovação e desenvolvimento tecnológico e pela produtos de produção pública nacional. Não volta a falar da importância da biotecnologia. O ano de dois mil e vinte foi um ano bastante do momento e com certeza vai ficar marcado na história da humanidade. E a biotecnologia se mostrou bastante importante para nós e atum de diversas maneiras neste ano, mostrando a necessidade da pesquisa científica para a nossa Bom, nós já sabemos que tudo começou com o coronavírus que surgiu na China e começou a se espalhar por lá de inícios. Pesquisadores de lá já sequenciaram o genoma do vírus por meio de ferramentas, sequenciamento e disponibilizaram para outros países com o intuito de agilizar o processo de conhecer o vírus e estabelecer medidas contra ele, já que era tudo tão recente. Não haviam tratamentos eficazes contra o vírus. Portanto, o diagnóstico rápido da doença como diagnóstico utilizando a técnica de PCR tornou se uma ferramenta bastante útil para o avanço contra convênios dezanove e era de se esperar que o grande número de teste diagnóstico tem gerado uma grande demanda por reagentes e laboratório. Sabendo disso, muitas estatais brasileiras de biotecnologia surgiram se fortaleceram como produtora de resinas e insumos para esses testes diagnósticos e outras para a produção de anticorpos. Dentre as pesquisas que estavam sendo feitas estava a vacina de alinhar. O mensageiro é uma linha desenvolvida em laboratório que ensina as células da pessoa produzir proteínas e com isso gera uma reação de anticorpos contra explica do coronavírus. Assim, se o vírus entrar no organismo da pessoa vacinada, ela estará preparada com anticorpos para destruir as espículas, o que impedirá com que a infecção da couve dezanove, sem estado bom, além de pesquisas relacionadas a convênios, também aprecia relacionadas ao câncer de pele e nesse caso um adesivo transdérmico que libera princípios bioativos de plantas nativas do Cerrado por um longo período de tempo na competição linha e que vai agir somente em células cancerígenas sem atingir as células saudáveis. Outro fato interessante sobre a biotecnologia que está acontecendo é a descoberta da equipe do biólogo químico David mil, que apresenta um desenvolvimento de editores de base que podem reescrever o tinha etapa crucial na edição do genoma. Leva a promessa de espera para o próximo nível e fazendo analogia às proteínas. Coisas pareçam tesouras moleculares que cortam sequências de ganhar específicas. Os editores de base são um lápis capaz de reescrever diretamente uma letra do bem em outra, tendo assim potencial para tratar ou até mesmo curar doenças genéticas bom de forma bem resumida. Esses editores de base são capazes de corrigir mutações pontuais. Não tinha, por exemplo, a mutações pontuais caracterizadas pela substituição da ligação citosina guanina por adenina timina. Assim um editor de base localizar essa mutação e correm geria para o Estado normal. Tanto os avanços e pesquisas promissoras foram mostradas. Porém a ciência não se trata apenas de resolver problemas atuais. Trata também de evitar problemas futuros. Por exemplo, uma futura pandemias. Doenças como o ebola com vinte gripe suína foram destaques do século vinte e um. A intensa globalização, que só tende a crescer, colabora para a transmissão de doenças e o surgimento de novas cepas. Portanto, há uma necessidade de um esforço global para a valorização e divulgação da pesquisa científica. Para mais informações sobre biotecnologia e as suas outras áreas, você pode acessar pelo nosso mural do pedido. Obrigado por assistir

2. Presentations

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Feb 3, 2021 20 0 Do que se trata a Biotecnologia na Saúde, como ela ocorre ao nosso redor e perspectivas para o futuro. Expand to view full transcript Olá, meu nome é João Pedro. Fala um pouco da biotecnologia na saúde do que se trata e como ela está ao nosso redor.

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Quais são as oportunidades para o biotecnologista no mercado de trabalho?

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Quais são as oportunidades para o biotecnologista no mercado de trabalho?

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Este vídeo, produzido pelos alunos da disciplina CI0931 (UFC) descreve, com detalhes, as diversas oportunidades que o biotecnologista pode encontrar no mercado de trabalho.

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O que é Biotecnologia vegetal ou Biotecnologia de plantas? 

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O que é Biotecnologia vegetal ou Biotecnologia de plantas? 

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Também conhecida como biotecnologia verde, a biotecnologia vegetal é o ramo da biotecnologia que se compromete a utilizar as plantas para trazer benefícios à sociedade. Assim, nessa coluna de Biotecnologia vegetal abordamos alguns temas super relevantes da biotecnologia de plantas e nessa apresentação em vídeo,  trouxe um "resuminho" das informações encontrada nesse Padlet!

(Desconsiderem o pequeno errinho no final do slide!!kkk)

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Apr 2, 2021

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Resumo da coluna de Biotecnologia de plantas.

Biotecnologia de plantas Transcript

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2. Presentations

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Apr 2, 2021 0 Resumo da coluna de Biotecnologia de plantas. Expand to view full transcript domain name is somewhere. We want to present a camera case iPod about the subject of technology to be able to be my job to introduce, you know, sort of technology of specifies as soon as giving an awesome inch.

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Biotecnologia de alimentos: a área mais antiga da Biotec!

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Biotecnologia de alimentos: a área mais antiga da Biotec!

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Neste vídeo, a aluna Samille Vieira traz um resumo das informações encontradas nesta sessão do Padlet que fala sobre biotecnologia de alimentos. Confiram!

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Feb 3, 2021

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Vídeos sobre biotecnologia de alimentos para apresentação da disciplina de tópicos III

Biotecnologia de alimentos Transcript

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A tecnologia de alimentos representada pela cor amarela era a situação mais antiga da biotec e visa a obtenção de alimentos mais nutritivos, seja por meio de processos enzimáticos ou microbianas, pela eliminação de componentes que causam alergia ou intolerância, ou pela fortificação do alimento para promover mais saúde. Você sabia que as condições da microbiota intestinal e da alimentação tem sido relacionadas com várias doenças como câncer, obesidade, diabetes e até mesmo o mal de Parkinson? Uma boa alternativa para prevenir essas doenças pode ser o consumo de alimentos com propriedades probióticas e probióticas. Os pré bióticos são fibras alimentares não digeríveis pelo organismo que quando são fermentadas pela microbiota gastrointestinal, provocam alterações benéficas em sua composição ou atividade. Já os probióticos são microrganismos vivos resistem ao ambiente gástrico, capazes de chegar ao intestino e de se desenvolverem os alimentos contendo probióticos e prebióticos quando ingeridos, habitualmente em quantidades adequadas, interagem entre si, causando diversos efeitos sobre a saúde, como exclusão competitiva de patógenos, regulação do transito intestinal e até mesmo efeitos como produção de biotipos específicos e neutralização de cassino. Mas em alguns casos visto potencial funcional desses alimentos e sua vasta aplicabilidade, nós podemos destacar o papel do BC tecnologista na identificação de novas linhagens com potencial para biótico, um aperfeiçoamento na validação, controle de qualidade, prebióticos e probióticos e também na elaboração de novos alimentos e outros produtos com essas propriedades. Para os fabricantes de alimentos e bebidas acompanharem essa demanda global probióticos é necessária a diversificação dos produtos e exploração de novas formas de alimentos e bebidas, bem como a procura por probióticos, apoiados por pesquisas que apontem a eficácia e maior tempo de prateleira para os fabricantes de alimentos e bebidas acompanhar essa demanda global probióticos é necessária a diversificação dos produtos e exploração de novos formatos de alimentos, bebidas, bem como a procura por probióticos. Apoiados por pesquisas que apontem eficácia e maior tempo de prateleira ainda. Este alimentícia está sob pressão para criar novos produtos que além de ter um sabor delicioso, também sejam bons para a nossa saúde e para o meio ambiente. Nesse cenário, a biotecnologia está emergindo como uma solução para apreciarmos o sabor que amamos sem causar danos para o nosso corpo, compara a natureza. A maioria das empresas na área de biotecnologia estão utilizando leveduras bactérias para produzir componentes flavorizantes por meio da fermentação. Ainda está a biblioteca está tomando de conta do mercado de flavorizantes graças às vantagens que ela oferece quando comparada aos métodos tradicionais. Um dos produtos com mais demanda na indústria de sabores é o açúcar, porém, seu consumo excessiva bastante prejudicial à saúde, o que cria uma demanda por produtos similares, porém saudáveis. A empresa envolva em desenvolver um método para produzir a adoção de stevia por meio de fermentação. O produto hoje em dia é vendido globalmente. A minha tecnologia também oferece alternativa para produzir flavorizantes, aromatizantes que podem reduzir o dano ao meio ambiente, como por exemplo, o costume Bonilha vem causando desmatamento e Madagascar e, além disso, o processo de cultivo gera água residual tóxica. Portanto, como alternativa é desenvolver flavorizantes de barrilha por meios biotecnológicos cabe A tecnologia está cada vez mais presente nos alimentos que consumimos, já que os processos estão sendo cada vez mais otimizados e os preços estão ficando cada vez menores empresas com mães Bayonne, que já estão confiável mente produzindo em larga escala flavorizantes naturais utilizando métodos biotecnológicos e lucrando muito com isso. Nos últimos anos, observou-se uma tendência de redução no consumo de alimentos de origem animal e uma opção para essas pessoas que estão aderindo a essa tendência. A carne vegetal, que é um produto de origem vegetal à base de proteínas de grande bico sérvia e soja, e que imita a carne bovina em aparência, textura e sabor. Em dois mil e dezanove foi colocado pela Fortec, fazendo o futuro no mercado brasileiro, o primeiro hambúrguer vegetal que promete ter a aparência e o gosto da carne bovina. Produto é feito à base de proteína isolada de soja, de grande bico e envia e possui cor avermelhada por uso da beterraba. Já o ataque norte americana possa elabora uma carne vegetal coisa. A cor avermelhada vem de uma proteína semelhante à hemoglobina. O cientista da empresa identificaram componentes da hemoglobina, que é responsável pela cor vermelha, da carne crua e pelo cheiro exalado durante o cozimento e descobriram alegre hemoglobina em reais de leguminosas. Por meio de técnicas de engenharia genética, essa proteína foi geneticamente modificada e cultivada. Com isso, a empresa obteve larga escala o componente alegre hemoglobina, que da carne vegetal, a cor, o aroma da carne vermelha, além de enriquecer a Confenen para a obtenção dessa proteína. Primeiramente, a levedura picha pastores é geneticamente modificada, congelada. Alegre hemoglobina é cultivada em fermentadores. Feito isso, alega hemoglobina de soja contendo o grupo. É isolada na aventura e adicionada aos outros ingredientes do hambúrguer vegetal. Uma outra alternativa que também utiliza biotecnologia a carne de laboratório ou carne sintética, que é obtida a partir de células animais, porém sem sacrifício animal. A primeira carne sintética foi desenvolvida na Universidade de Maastricht, na Holanda, pelo professor de fisiologia Mark Post. Nessa técnica é realizada uma pequena extração de tecido muscular do animal por meio de uma biópsia, e essas células são colocadas em meio de cultura com nutrientes e fatores de crescimento depois de algumas semanas. Formação tecido muscular que pode ser processado como carne moída. Cada refeição que cozinhamos é uma revolução e uma afirmação da nossa história. Termino aqui com a recomendação a minha série da Netflix, que discute sobre a comida, de uma perspectiva sócio cultural, desde a descoberta do fogo até os tempos mais recentes, onde a biotecnologia está cada vez mais presentes na nossa rotina alimentar.

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Feb 3, 2021 0 Vídeos sobre biotecnologia de alimentos para apresentação da disciplina de tópicos III Expand to view full transcript A tecnologia de alimentos representada pela cor amarela era a situação mais antiga da biotec e visa a obtenção de alimentos mais nutritivos, seja por meio de processos enzimáticos ou microbianas, pela eliminação de componentes que causam alergia ou intolerância, ou pela fortificação do alimento para promover mais saúde.

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Inteligência Artificial - O futuro da Biotecnologia 

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Inteligência Artificial - O futuro da Biotecnologia 

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Quem nunca ouviu falar de Inteligência Artificial (IA), né? Você sabia que ela exerce conexões com a Biotecnologia ? Entenda, na matéria do Profissão Biotec, como a IA auxilia a biotecnologia na produção de conhecimentos e produtos que impactam positivamente na economia global.

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Nos últimos anos, tem se falado muito sobre o fato da inteligência artificial (IA) conquistar uma vaga em todas as possíveis áreas de estudo e trabalho. Mas afinal, o que ela é? Como ela pode auxiliar a biotecnologia? Neste texto, serão abordados alguns conceitos da IA e o que ela tem a oferecer às pesquisas biotecnológicas.

Uma breve introdução ao conceito de Inteligência Artificial...

Inteligência Artificial é a ciência de fazer máquinas que não apenas pensam e agem como humanos, mas que aprendem e resolvem problemas. Essa área de conhecimento surgiu em meados da década de 1950, porém o sistema foi se aprimorando ao longo das últimas décadas, com o desenvolvimento de melhores algoritmos.

Entre uma de suas tecnologias, o Aprendizado de Máquina ( Machine Learning, ou ML) se destaca. O ML utiliza uma série de dados iterados, brutos e seus resultados/ outcomes e, com base nestes, constrói modelos preditivos. Entre suas abordagens, utiliza o modelo de Redes Neurais Artificiais (ou se preferir, Artificial Neural Networks) - sim! é isso que você está pensando mesmo: NEURAIS - esse método foi inspirado nas redes de conexões dos neurônios no cérebro.

Ilustração de Redes Neurais Artificiais. Nós múltiplos estão interconectados, assim como os neurônios. Os sinais de cada nó são transformados e chegam aos nós da próxima camada. As camadas entre os nós da camada de entrada (input layer) e de saída (output layer) são denominadas camadas escondidas (hidden layer(s)). Durante o treinamento da rede, os pesos de cada nó são ajustados. Fonte: HESSLER; BARINGHAUS, 2018.

Entre as aplicações gerais da IA, encontram-se o reconhecimento facial e de imagem (este, aliás, muito utilizado em novos métodos de diagnóstico por imagem), mapeamento (programas de GPS), e diversas outras.

Inteligência Artificial na biotecnologia

Qual seria o papel da inteligência artificial no âmbito das ciências biotecnológicas? Sabe-se que esta área trabalha e gera um grande número de dados ( Big Data), dos quais se torna difícil a extração e o entendimento. Essa dificuldade se deve, em parte, à forma manual (ou humana) de seleção e análise dos dados (alô, Excel e Graphpad!) que, caso contrário, é analisada com ferramentas de bioinformática (o que requer conhecimentos em programação nas linguagens R e Python, pelo menos); mas também devido ao fato de que, com grande volume de dados, a rede se torna tão robusta que dificulta a extração daquilo que é relevante de fato.

Nesse contexto, a IA tem a capacidade de fazer o trabalho de uma forma mais rápida e barata, encontrando padrões muitas vezes invisíveis aos nossos olhos, ou captando-os de uma forma muito mais rápida, uma vez que ela é construída com base em algoritmos de análise de dados. A IA já está presente, entre muitas outras, nas seguintes aplicações:

Predição de Interações Proteicas

O estudo das interações entre proteínas permite compreender as interações nos estados fisiológicos saudável e patológico. Assim, pode contribuir para o design de medicamentos. A partir da extração de um conjunto de dados, o ML pode construir padrões que serão base do seu aprendizado.

Desenho de medicamentos

Neste caso, a tecnologia de IA tem o potencial de predizer tanto as propriedades (por exemplo, as físico-químicas e ADMET - absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade) quanto a atividade da droga, com base na sua estrutura. Isto é particularmente útil no desenho de novo (ou seja, algo que parte de um nada, é criado do zero, não pré-existe em outra forma) de medicamentos, já que se pode obter novas moléculas desenhadas de maneira customizada (do jeito que você quer!)

Análises pela literatura

Bakkar e colaboradores (2018) utilizaram o sistema IBM Watson para identificar novas proteínas ligantes ao RNA (ou RBPs - RNA binding proteins) associadas à uma doença neurodegenerativa esclerose lateral amiotrófica (ELA). Algumas dessas proteínas, de fato, se mostraram alteradas na doença via validações. O sistema realizou essa descoberta por meio do processamento (via análise de similaridades e criação de conexões) de resumos (ou abstracts) dos artigos científicos publicados. Esta abordagem (também chamada de Processamento de Linguagem Natural) é muito útil em doenças complexas, cujas causas moleculares são inúmeras e de difícil validação via experimentação. Como exemplo, um estudo utilizou esta ferramenta para melhorar o entendimento da endometriose, doença caracterizada pelo desenvolvimento de tecido do endométrio fora do útero.

Ilustração de rede de conexões, utilizada pela ferramenta de IA. Fonte: geralt/Pixabay

Pode atuar na predição de mutações fora do alvo do sistema CRISPR/Cas9! Sabe-se que o sistema CRISPR/Cas9, embora muito aplaudido, pode acarretar em eventos fora do alvo, o que o impossibilita de ser utilizado na prática clínica até o momento. Como uma das formas de contornar tal problema, pesquisadores do Instituto Wellcome Sanger desenvolveram uma ferramenta baseada em ML que permite a predição dos sítios em que este sistema pode atuar, uma vez que age dentro da célula. Dessa forma, no futuro, a eficiência e a segurança do uso deste sistema biológico como método de tratamento pode aumentar.

Ilustração do processamento de dados para busca de eventos fora do alvo realizados pelo sistema CRISPR. Fonte: TheDigitalArtist/Pixabay

Enfim, a IA chegou pra valer e não irá embora. Sua participação nos processos diários laboratoriais, seja otimizando buscas, permitindo modelagem, prevendo eventos, ou ainda automatizando o dia a dia laboratorial, apenas está no começo e irá se expandir. Ela é uma peça chave para o futuro da biotecnologia. Cabe, portanto, ao biotecnologista manter a mente aberta para a introdução desta ferramenta ao seu cotidiano laboratorial, de maneira a aprimorar e respaldar seus achados.

Por outro lado, a chegada da IA traz um desafio técnico a esses profissionais, pois também serão necessários que apliquem as necessidades (das mais variadas) laboratoriais ao contexto da inteligência artificial - pode surgir aqui uma nova área de especialização para os BIOcientistas (por que não?).

Quer saber mais? Sugerimos alguns links úteis sobre o assunto:

TED Talks ( mais de 60 palestras sobre IA).
Cursos sobre IA: Coursera, EDx, entre outros.
Acervo Profissão Biotec sobre Inteligência Artificial.

Texto revisado por Carolina Vasconcelos e Thaís Semprebom

Referências:

Allen, F.; Crepaldi, L.; Alsinet, C.; Strong, A. J.; Kleshchevnikov, V.; De Angeli, P.; Páleníková, P.; Khodak, A.; Kiselev, V.; Kosicki, M.; Bassett, A. R.; Harding, H; Galanty, Y.; Muñoz-Martínez, F.; Metzakopian, E.; Jackson, S. P.; Parts, L. Predicting the mutations generated by repair of Cas9-induced double-strand breaks. Nature Biotechnology. (2018).

Artificial Intelligence. [(accessed on 16 June 2018)]; Available online:https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_intelligence.

Bakkar, N.; Kovalik, T.; Lorenzini, I.; Spangler, S.; Lacoste, A.; Sponaugle, K.; Ferrante, P.; Argentinis, E.; Sattler, R.; Bowser, R. Artificial intelligence in neurodegenerative disease research: use of IBM Watson to identify additional RNA-binding proteins altered in amyotrophic lateral sclerosis. Acta Neuropathologica, [s.l.], v. 135, n. 2, p.227-247, 13 nov. 2017. Springer Nature. http://dx.doi.org/10.1007/s00401-017-1785-8.

Bouaziz, J.; Mashiach, R.; Cohen, S.; Kedem, A.; Baron, A.; Zajicek, M.; Feldman, I.; Seidman, D.; and Soriano, D. How Artificial Intelligence Can Improve Our Understanding of the Genes Associated with Endometriosis: Natural Language Processing of the PubMed Database. . Biomed Research International, [s.l.], v. 2018, p.1-7, 2018. Hindawi Limited. http://dx.doi.org/10.1155/2018/6217812.

Hamp, T.; Rost, B. More Challenges for Machine-Learning protein interactions. Bioinformatics, [s.l.], v. 31, n. 10, p.1521-1525, 12 jan. 2015. Oxford University Press (OUP). http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btu857.

Hessler, G.; Baringhaus, K. Artificial Intelligence in Drug Design. Molecules, [s.l.], v. 23, n. 10, p.2520-2532, 2 out. 2018. MDPI AG. http://dx.doi.org/10.3390/molecules23102520.

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Inteligência Artificial - O futuro da biotecnologia

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Nos últimos anos, tem se falado muito sobre o fato da inteligência artificial (IA) conquistar uma vaga em todas as possíveis áreas de estudo e trabalho. Mas afinal, o que ela é? Como ela pode auxiliar a biotecnologia? Neste texto, serão abordados alguns conceitos da IA e o que ela tem a oferecer às pesquisas biotecnológicas.

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Neste vídeo, produzido especialmente para a nossa disciplina, a professora Daniele Souza (DBBM-UFC) fala sobre suas experiências, empresas e cursos na área da biotecnologia Ambiental.

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Biotecnologia Ambiental - Profa Daniele souza (DBBM UFC)

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Engenharia de proteínas em tratamentos e diagnósticos médicos

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Engenharia de proteínas em tratamentos e diagnósticos médicos

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Neste vídeo feito especialmente para a nossa disciplina, o Dr. Gilvan Furtado, da Fiocurz-CE, fala sobre engenharia de proteínas aplicada em tratamentos e diagnósticos na área da saúde. Vale à pena conferir!

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Biotecnologia e Engenharia de Proteinas - Dr  Gilvan Furtado (Fiocruz-CE)

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Neste vídeo o professor Dr. André Coelho, da UFC, fala sobre prospecção de moléculas bioativas a partir de recursos naturais do Ceará e sobre o desenvolvimento de bioprodutos a partir de microalgas.

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Prospecção de móleculas bioativas de recursos naturais - Prof André Coelho DBBM-UFC

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Este artigo, indicado pelo Dr Gilvan, é um ótimo exemplo da aplicação da engenharia de proteínas.

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Abstract

Aiming to improve thermostability of the mesophilic xylanase A from Bacillus subtilis (XynA), five single mutants (S22E, S27E, N32D, N54E and N181R) were used to construct a random combinatorial library, and screening of this library for thermostable XynA variants identified a double mutant (S22E/N32D). All 6 mutants were expressed in Escherichia coli (BL21) and purified. Xylanase activity showed all mutants have an optimum catalytic temperature (T opt) of 55 °C, and with the exception of the S27E mutant, a higher specific activity than the wild-type XynA. The time for loss of 50% activity at 55 °C (t ₅₀) decreased in the order S22E/N32D > N181R > S22E > Wild-type > S27E = N32D ≈ N54E. The values of the van't Hoff denaturation enthalpy change (ΔH ND), melting temperature (T m) and heat capacity at constant pressure (ΔCp) between the native and denatured states were estimated from thermal denaturation curves monitored by circular dichroism ellipticity changes. The decreasing order of Gibbs free energy change at 328 K (ΔG ₃₂₈) S22E/N32D > N181R > S22E > Wild-type > S27E ≈ N54E > N32D correlates well with the thermotolerance results, and is dominated by changes in ΔH ND which is consistent with increased in hydrogen bonding in the thermostable mutants.

View Abstract

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Thermostabilization of Bacillus subtilis GH11 xylanase by surface charge engineering

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Aiming to improve thermostability of the mesophilic xylanase A from Bacillus subtilis (XynA), five single mutants (S22E, S27E, N32D, N54E and N181R) were used to construct a random combinatorial library, and screening of this library for thermostable XynA variants identified a double mutant (S22E/N32D). All 6 mutants were expressed in Escherichia coli (BL21) and purified.

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O que é biotecnologia? | #InstanteBiotec 01

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As cores variam de acordo com cada autor. Uma boa referência é Kafarski (2012)

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Quais as áreas de atuação da biotecnologia? #InstanteBiotec 70

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Revisão sobre as áreas branca, verde e azul.

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Revisão sobre as áreas branca, verde e azul.

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Barcelos et al. (2018) fizeram uma ótima revisão sobre as áreas branca (industrial), verde (agrícola) e azul (marinha). Vale a pena conferir!

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Abstract

INTRODUCTION

The global biotechnology market has grown over the last few years, fueled by economic recovery, increased research funding and government initiatives. The US is first country in the development and consolidation of biotechnology; however, developing countries such as India and Brazil are becoming promising markets at the biotechnology field, in particular agricultural and industrial biotechnology (Ramos, Melo and Silva 2016).

Kafarski ( 2012) developed a color code to differentiate the main areas of biotechnology: white (industrial), green (agricultural), blue (marine and fresh-water), red (pharmaceutical), brown (desert biotechnology), purple (patents and inventions), among others. More recently, insect biotechnology, an emerging field of applied entomology that covers the use of insects in drug discovery, has been coded yellow. In this perspective, the current review focuses on three of these areas, namely white, green and blue biotechnology.

WHITE BIOTECHNOLOGY: POTENTIAL OF INDUSTRIAL BIOTECHNOLOGY

White biotechnology focuses on the production and processing of chemicals, materials and energy using living cells, such as yeast, fungi, bacteria, plants and enzymes for the industrial scale synthesis of products (Glaser 2005; Lorenz and Zinke 2005; Ribeiro, Coelho and Castro 2015).

It seeks to reduce the environmental impact moving from oil-based to sustainable processes. It is estimated that the use of industrial biotechnology can lead to the reduction of carbon dioxide emissions by as much as 50%, energy consumption by 20% and water consumption by 75% (Villadsen 2007). It can also lead to a 10%-50% reduction in capital and operating costs (Burel 2000). Forecasts for 2020 report a market valued at approximately US$95 billion, including biofuels, production of various chemicals and bioplastics (Erickson, Nelson and Winters 2012).

Current main applications of white biotechnology

Production of several chemical ingredients

Organic acids, such as citric acid, lactic acid and acetic acid, represent the main food additives currently produced at industrial scale using white biotechnology. Citric acid, mainly produced by Aspergillus niger, is commercially the most important product with a market value of US$1.4 billion (Carvalho et al. 2005).

Another important class is the sweeteners, such as xylitol, sorbitol and aspartame. The global demand for these sweeteners has significantly increased in recent years in response to consumer demand for products with zero calories. Using a combination of synthetic biology and biotechnology, new metabolic pathways can be synthesized for the production of novel products (Philippe et al. 2014).

Other major products include amino acids and vitamins, some of which are produced entirely or almost entirely by white biotechnology. Amino acids are molecules of importance both for humans and for animals as they comprise proteins and have a respectable role in metabolic processes. There are a total of 20 common amino acids, divided into essential and non-essential amino acids (Mitsuhashi 2014).

Glutamate, commonly used as a flavor enhancer, is the main amino acid produced commercially. It is it is synthetized from carbohydrates using Corynebacterium glutamicum, with some industrial processes achieving yields of 100 g/L (Becker and Wittmann 2012).

Lysine is the main amino acid additive for animal feed. It is also produced by C. glutamicum, using glucose derived from the enzymatic treatment of corn starch or sugar syrup, or, as suggested in some studies, from lignocellulosic biomass. With glucose as the carbon source, yields of 6.04 g/L have been reported (Mitsuhashi 2014).

The main amino acids produced by white biotechnology, as well as the substrate and the average production scale, are presented in Table 2.

Vitamins are essential micronutrients that are not synthesized by mammals and must be obtained exogenously, being divided into two groups: fat-soluble and water-soluble (Survase, Bajaj and Singhal 2006).

The vitamins E and K ₂ are the main representatives of the fat-soluble group. Vitamin E is an important antioxidant obtain from chemical synthesis, extraction from oils and by biotechnology, with reported yields of 1.21 g/L (Abalde, Fabregas and Herrero 1991). While vitamin K ₂ is an important cofactor for the conversion of glutamic acid residues of specific proteins in blood (Sato et al. 2001).

The water-soluble vitamins produced biotechnologically are represented by ascorbic acid, biotin, riboflavin and vitamin B ₁₂. Ascorbic acid is necessary for different metabolic processes and is an antioxidant; biotin is known to be a cofactor involved in central pathways in pro- and eukaryotic cell metabolism; riboflavin is used for human nutrition, having its deficiency linked to hair loss, vision deterioration and growth failure, and the production of vitamin B ₁₂ is restricted to microorganisms (Survase, Bajaj and Singhal 2006).

The main vitamins produced by white biotechnology, substrate and production scale are presented in Table 3.

Industrial production of biofuels and bioenergy

Biofuels are produced from renewable organic substrates and even organic debris, which represents an important option for medium- and long-term replacement of fossil fuels. They aid in maintaining the economic and environmental sustainability and can be divided into gaseous (methane, hydrogen and hythane) and liquid (ethanol, butanol and diesel) biofuels, these being the main representatives obtained by white biotechnology (Taylor 2008; Zhang et al. 2016).

Gaseous biofuels are the result of anaerobic degradation of organic matter that may be present in agricultural, urban and food waste (Martins 2004), while liquid biofuels, which have processing characteristics similar to those of gasoline, diesel and other fossil fuels are produced from various biomasses. Liquid biofuels are preferred since it reduces gas emissions by up to 90% and can be used in the transportation sector with only modest changes in vehicle technology (Zhang et al. 2016).

The biofuels sector is divided into first and second generation processes. First generation biofuels are produced from sugars, grains or seeds and require a relatively simple process, whereas second generation are produced by biological or thermochemical processes using lignocellulosic biomass, which can be derived from food or farm waste or whole plants (Taylor 2008; Zhang et al. 2016). Ethanol is currently the main product, using as carbon substrates such as sugarcane (Brazilian model), corn (North American model), and lignocellulosic materials from agro-industrial organic wastes (Hahn-Hägerdal et al. 2006; Soccol et al. 2009). The steps for obtaining industrial ethanol from the principal raw materials are shown in Fig. 1.

Among gaseous biofuels, methane production has been extensively studied from food residues, with an estimated production of 29.5 GW for 2022 (Zhang et al. 2014; Mao et al. 2015; Rasit et al. 2015).

The importance of biopolymers for the future of the industry

Biopolymers can be obtained from natural sources (e.g. cellulose) or natural monomers by biotechnological polymerization. Among the biotechnological polymers, the most widely known and used are biopolyesters, such as polylactic acid and polyhydroxybutyric acid (PHB), produced by bacteria or transgenic plants on a large scale. They are fully biodegradable, releasing water and carbon dioxide into the environment (Poirier 1999).

The biopolymer field has undergone drastic evolutions, aiming to supply the industry with new biopolymers and allowing several innovations in commercial applications. The main biopolymers obtained by white biotechnology include diols (e.g. ethyleneglycol, propane-1,3-diol, butane-1,4-diol), dicarboxylic acids (e.g. succinic acid and terephthalic acid), alkyl amines, amino acids, furans and several important hydroxyalkanoic acids (such as L-lactic acid, a very representative compound for the area; Mülhaupt 2013).

Other compounds obtained for industrial purposes

Other products of great economic and industrial interest to white biotechnology are enzymes, flavors and surfactants, among several others. Industrial scale processes and microorganisms are already well defined to produce enzymes, whereas flavors and surfactants represent great prospects for the field. The principal enzymes of industrial interest are used primarily for the conversion of starch and in processes such as baking, fruit processing, dairy and brewing. Classes such as amylases, proteases, oxidases and lipases may be cited as examples. The global enzyme market was valued at US$2.9 billion in 2008, rising to US$4.4 billion in 2015, an increase of about 6% per year (Erickson, Nelson and Winters 2012).

Aroma compounds represent a very important class in various fields such as food, pharmaceutical and cosmetics (Forti et al. 2015). The production of aromas via white biotechnology offers an alternative to chemical processes and natural extraction, and it is performed under mild conditions with high specificity (Molina 2010). A market of US$24.7 billion exists in 2016, and growth is expected for the coming years (Leffigwell 2016).

Surfactants act as detergents and are able to reduce the surface tension between molecules to increase their bioavailability and biodegradability. They are produced mainly by the petrochemical industry. Alternatives to this process are available, producing biosurfactants that have a better performance and are 'eco-friendly.' However, the technology is still expensive, necessitating further research and developments in the area (Patermann 2010).

As may be seen, white biotechnology represented an important area of biotechnology that seeks to obtain sustainable development through new technologies, reducing the environmental impact and furnishing maximum efficiency and effectiveness for various industrial processes. The total production of some compounds already occurs through biotechnological processes on an industrial scale, such as some vitamins and simple chemical compounds, presenting advantages, such as the avoidance of toxic waste and economy of energy, opening many precedents for the future of sustainable industry.

GREEN BIOTECHNOLOGY: POTENTIAL FOR SEVERAL SECTOR OF AGRICULTURE

Green biotechnology seeks to reduce the dependence of agriculture on mechanical and chemical innovations by using less aggressive practices to the environment and contribute to the emergence of better food, increased productivity and reduced production costs (Silveira, Borges and Buainain 2005).

Among the applications for green biotechnology, the development of transgenic and genetically modified organisms (Silveira, Borges and Buainain 2005; Ribeiro, Coelho and Castro 2015), power generation and the prevention of environmental pollution by the production of biopolymers from renewable resources (Schenberg 2010), among others can be highlighted. Below, some examples that illustrate the developments and progress of green biotechnology in different sectors are presented.

Main applications of green biotechnology

Transgenic or genetically modified organisms

The main contribution of modern biotechnology to agriculture is the possibility of creating new species by the transfer of genes between different organisms to develop a plant of technological or economic interest (Silveira, Borges and Buainain 2005).

The first GM plants were developed in 1983, and the first permission for experimental planting only occurred in 1990 in China (Guerrante 2003). However, the use of GM crops for commercial purposes on a large scale only began with the Flavr savr tomato in the United States in 1992 and later, in 1996, with the Roundup Ready soybean (Silveira, Borges and Buainain 2005).

The main characteristics of GM crops are insect resistance and herbicide tolerance, increasing productivity and plant tolerance to adverse soil and climate conditions (James 2014).

Roundup Ready soybean (RR soybean),a herbicide-tolerant GM crop, developed with the introduction of a glyphosate resistance gene of Agrobacterium tumefaciens bacteria in its DNA makes the soybean resistant to the Roundup® herbicide (Silveira, Borges and Buainain 2005). This herbicide, through its glyphosate component, kills weeds by blocking the enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase enzyme responsible for the production of essential amino acids for growth and survival of most plants (Krimsky and Wrubel 1996; Daniele et al. 1997).

Bt cotton and Bt maize, insect resistant crops, have genes encoding insecticidal activity from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt; Silveira, Borges and Buainain 2005; James 2014) The proteins derived from these genes are specific in confer resistance to certain Lepidoptera species (Armstrong et al. 1995; Huang et al. 2002). Before they can cause damage to the crops, caterpillars feeding on these GM crops ingest the Bt protein, which then acts on the gut epithelial cells to promoting osmotic rupture and death. The main appeal of these products is to facilitate the management of the crop, reduce production costs and increase the value in Integrated Pest Management programs, giving farmers a greater certainty in combating the pests (Huang et al. 2002; Silveira, Borges and Buainain 2005).

Between 1996 and 2015, there was a 100-fold increase in the areas of GM crops planted from 1.7 million hectares to 179.7 million hectares. This technology is considered to represent the most rapidly adopted agricultural technology in modern agriculture history (James 2014).

Currently, the United States (73.1 million hectares), Brazil (42.2 million hectares), Argentina (24.3 million hectares), India (11.6 million hectares) and Canada (11.6 million hectares) are among the largest producers of GM crops in the world by area. In addition to these countries, another 23 countries complete the list of GM producers with a total of 28 producing countries and 18 million farmers. The crops most frequently grown are corn, soy, cotton and canola (James 2014).

During the next 5 to 10 years, in addition to currently marketed GM crops (soybeans, corn, cotton, canola, sugar beets, alfalfa, squash, papaya, poplar and eggplant), new crops may become available. These crops are likely to include apples, bananas, cameline, cassava, citrus, chickpea, cowpea, groundnuts, mustard, pigeon pea, potato, rice, safflower, sugarcane and wheat. The range of features aimed at improving drought and salinity tolerance, improving yield and efficiency of nitrogen utilization, which increase nutrition and food quality and resistance to pests and diseases, including resistance to virus, represents a vast development potential for the area (James 2014).

Power generation using green biotechnology tools

Green biotechnology operates by increasing productivity and the development of adaptive plants with greater energy potential, seeking, among other things, the production of biofuels (Beer et al. 2009).

New research has been developed to increase the production of ethanol. An example is the improvement of sugarcane, where green biotechnology hopes to develop clones with high productivity, high sucrose content, drought tolerance, high content of cellular fibers and walls that are easily broken, so as to promote the production of ethanol and reduce environmental impacts (Morais et al. 2015).

In addition to the genetic improvement of plants for the production of ethanol, green biotechnology is also active in the genetic improvement of raw materials for biodiesel production, such as the soy and castor beans, seeking the selection of genotypes resistant to major pests and diseases specific to the climate and altitude, and the stimulation of early growth and develop plants suitable for different harvest technologies, especially grains that have higher oil contents (Severino et al. 2008; De Vasconcelos et al. 2012; Leite 2015). The use of plant growth-promoting rhizobacteria is also an alternative for biocontrol of plant pathogens, presenting advantages over chemicals avoiding crops losses and promoting plant growth promotion (Tabassum et al. 2017).

Furthermore to the efforts to increase the productivity of first and second generation biofuels, the scientific community has focused its attention on the development of renewable energy from different biological sources, especially microorganisms (third generation (3 G) biofuel; Mutanda et al. 2011; Maria and Machado 2013).

Production of biopolymers using green biotechnology

The biopolymers may be of plant origin, such as algae (alginate, agar, carrageenan), seeds (guar gum and locust) and trees or their exudates (gum karaya and gum arabic). Other sources are microbial biosynthesis products (xanthan gum, gellan, dextran, curdlan), or chemical modification of natural polysaccharides (pectin, gelatin, starch, sodium carboxymethylcellulose; Yu, Dean and Li 2006).

The biopolymer industry is researching the use of non-food crops and by-products such as straw and bagasse (second and 3 G raw materials) for its production using biotechnological processes. Along with the growing variety of biopolymers, properties such as flexibility, durability, transparency, barrier, heat resistance, gloss and more are being significantly enhanced (Bioplastics 2016).

The selling price of biopolymers is up to 50% higher than the market prices of the most common synthetic polymers (Borschiver et al. 2008). The price is expected to decrease from 20% to 25% in the next 5 years, whereas the price of polymers obtained from oil is expected to increase as a consequence of the increased demand and oil prices (Pereira et al. 2013).

Thus, rapid population growth has increased the demand for food, energy, fuel, medicines and various materials (plastics, fabrics, paper and inks). To supply this demand, agriculture is of fundamental importance in providing a large amount of raw materials used by industries. Green biotechnology can contribute positively to the increased supply of products of the utmost necessity, improving the quality and safety, and reducing environmental impacts. It acts by creating better quality raw materials, more resistant to attack by pests and furnishes higher yields, with better quality and significantly increased production, as well as reducing the time and costs of operation and other characteristics.

BLUE BIOTECHNOLOGY: MARINE BIODIVERSITY AS SOURCES OF ESSENTIAL COMPOUNDS

Blue biotechnology or marine biotechnology seeks to explore and use marine biodiversity as a source of new products, bioprospecting the environment and using molecular biology and microbial ecology in marine organisms to obtain beneficial advances for humanity (Tramper et al. 2003; Querellou 2010; BIGELOW 2016; EUROPEANCOMISSION 2016).

The proteins and enzymes from marine organisms are extremely important for industrial biotechnology, with a potential to contribute to the development of new processes in the food and pharmaceutical industries. The biopolymers of marine origin, for example, have been used in biodegradable plastics, pharmaceutical and medical products, bio-adhesives and dental biomaterials (Querellou 2010).

In 2010, the global market for marine biotechnology was estimated at 2.8 billion euros, with an annual growth rate of 4% to 5% (Querellou 2010).

Main applications of blue biotechnology

Potential for novel bioactive compounds production

Exploration of the marine environment has resulted in the discovery of several substances from marine organisms, where the production of drugs becomes a reality at pharmaceutical industries. Among these substances, the carotenoids, polyunsaturated fatty acids, proteins and enzymes can be emphasized (Pulz and Gross 2004; De Jesus Raposo, De Morais and De Morais 2013; Murray et al. 2013), as well as bromoditerpene, gambieric acid and the AD marinomycines, among others. These products can, for example, be applied in the pharmaceutical industry in the form of antioxidants, antibiotics, analgesics, antitumor, anti-inflammatory and antifungal agents (Murray et al. 2013).

Among the numerous marine organisms with a potential for the production of bioactive compounds, the macro and micro-algae, sponges, fungi and marine yeast can be highlighted. The bioactive compounds can be produced from cultures using photo bioreactors under controlled conditions (CO ₂, light, nutrients and physicochemical parameters; Pulz and Gross 2004; Rorrer and Cheney 2004) or be induced by genetic transformations. Chemical methods, enzymatic hydrolysis, extraction of natural products with solvents and mechanical pressure are employed as methods for extraction of the bioactive compounds (Murray et al. 2013).

Most of the bioactive compounds from marine organisms are still in the research and clinical trials stage, as stated earlier. These studies can take years until the substances are approved by competent authorities, but some drugs have been incorporated and approved by the FDA (Food and Drug Administration), as is the case with Prialt® analgesic (Jazz Pharmaceuticals, USA), Yondelis® (Pharma Mar S.A, Madrid, Spain) antitumoral , the Cytosar-U® (Upjohn, USA) anticâncer agent (Mayer et al. 2010). Each of these drugs has already been marketed. The bioactive compound, application and the marine organism from which the compound is extracted are presented in Table 4.

Food industry applications

In the food industry, marine biotechnology is mainly used for the production of additives and pigments from cyanobacteria, macroalgae and, especially, marine microalgae. Marine microalgae are capable of producing polyunsaturated fatty acids (Batista et al. 2014), lutein (Sánchez et al. 2008), astaxanthin (Tripathi et al. 1999) and β-carotene (Qin, Liu and Hu 2008), while cyanobacteria were reported as producer of phycocyanin (Pulz and Gross 2004).

Is noteworthy that the process of obtaining compounds of interest from the algal biomass depends on the raw material used and the product of interest. The conditions of the process and the techniques employed may vary from case to case.

A large part of the microalgae applied to food products are grown for biomass production and subsequent application. Applications may include nutritional supplementation, mainly by lipids (glycerol and fatty acids), carbohydrates (sugars, starch, cellulose and other polysaccharides) or pigments (chlorophyll, carotenoids, etc.; Becker 2004).

In most cases, the biomass produced for food applications is applied in powder form. Also, the health benefits (prebiotic effects, mineral fortification or supplementation) can be combined with the attractiveness of the product for the consumer. Few years ago, countries like Germany, France, Japan, USA, China and Thailand applied the powder microalgae in pasta, breads and yogurts (Pulz and Gross 2004).

Cosmetic industry

Marine biotechnology plays an important role in the cosmetics industry, presenting some new compounds to the production of cosmetics (Vivó-Sesé and Pla 2007). Some of these cosmetics in which marine compounds are incorporated have been obtained biotechnologically and are already being marketed. As an example, the DG-DNA Complex® is one of the components in the Micrococcus lysate enzymatic extract. The Micrococcus is derived from the soil and oceans and has a high resistance to UV radiation. Moreover, it contains the UV-endonuclease enzyme, which accelerates the recovery from sun damage and acts in DNA repair. Currently, this compound is included in face creams (Emiliano, Guimarães and Netz 2012). The production of compounds used in the cosmetic formulation is usually performed by isolation from a species of microalgae or other marine organism, followed by cultivation in photobioreactors (BIOTECHMARINE 2016). Table 5 shows several examples of marketed cosmetics that employ marine biotechnology as part of their processes. In addition to those mentioned companies, several other produce compounds from marine biotechnology for applications in cosmetics, such as Mibelle Biochemistry ® and Greenaltech ®.

Although there are several companies of the cosmetic sector investing in marine biotechnology, few scientific studies exist in the area. Therefore, these studies should be encouraged to improve production techniques and the application of the compounds synthesized from marine organisms.

Biofuels originated from marine resources

Biofuels of marine origin are derived from macro- and microalgae and have emerged as an alternative to the use of land plants (Cunha 2012; Hargreaves 2012). Being produced from marine algae, they also have the advantage of been easily grown water, do not compete for agricultural areas and do not require the use of chemical fertilizers (Defanti, Siqueira and Linhares 2010; Hargreaves 2012). They have high productivity (Georgianna and Mayfield 2012) and do not use food-based raw materials (Defanti, Siqueira and Linhares 2010).

The yields of marine biofuels are 10 to 100 times greater than the common biofuels produced from land plants per unit area. However, despite the high yield, the high costs of these processes (transesterification, centrifugation, filtration, extraction, fermentation, etc.) represent a challenge to the economic viability of biofuels of marine origin (Mota and Monteiro 2013).

The most extensively produced biofuel by marine biotechnology is bioethanol, known as 3 G ethanol. It is produced from algal biomass, primarily through the fermentation process, and it has received more emphasis than other biofuels produced from algae (Goh and Lee 2010). Processes using various species of marine microalgae for biofuel production have achieved yield of 65.50 g/L ( Kappaphycus alvarezii; Hargreaves 2012), 34.40 g/L ( Ulva pertusa Kjellman; Yanagisawa et al. 2011), 30.00 g/L ( Alaria crassifolia Kjellman; Yanagisawa et al. 2011), 29.00 g/L ( Laminaria japônica; Kim et al. 2011), and less than 10 g/L ( Chlorococum humicola and Chlorococum sp.; Harun and Danquah 2011).

Thus, the potential and increasing importance of the use and application of blue biotechnology in the drug, food, cosmetics and biofuel industries is clear. Despite being a relatively new area, marine biotechnology has achieved good results and has demonstrated the feasibility of its application. In most sectors, many currently marketed products involve the inclusion of marine biotechnology. However, a great opportunity for expansion could be observed in all the sectors if the investments to improve the techniques and processes continue progressing.

CONCLUSION

The potential of biotechnology is the focus of the development of several agroindustry sectors, and its tools have enabled the rapid evolution of numerous products and processes of commercial and economic interest. In this sense, one of the new divisions of biotechnology has been carried out by color, aiming to categorize according to the sector of application, the biotechnology tools. The white biotechnology seeks the production of products of industrial interest, such as chemical bulks, amino acids, polymers, vitamins and much more using new development processes with high yields and mild process conditions, which can lead to a greater economy during the production. Meanwhile, the application of green biotechnology in agriculture has increased crop production, food diversity and energy generation, always aiming at quality and reducing negative impacts to the environment. The use of these technologies has led to an evolution in agricultural practices, besides being a technology with ample growth potential. Finally, blue biotechnology aims to explore and apply marine biodiversity into new products. The main applications of these technologies are related to the production of antioxidants, antibiotics, antitumor, among others, at the pharmaceutical industry; facial creams at cosmetics; additives and pigments for the food industry and 3 G ethanol for the biofuels industries. Despite being relatively new, blue biotechnology has a promising twist within the field of biotechnology and has good growth prospects.

Acknowledgements

Authors acknowledge the agencies 'Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico' (CNPq), 'Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais' (Fapemig) and 'Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri' (UFVJM).

Ethical Statement: Authors declare that there is no conflict of interest. This article does not contain any studies with human participants or animals performed by any of the authors.

Conflict of interest. None declared.

REFERENCES

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colors of biotechnology: general overview and developments of white, green and blue areas

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The global biotechnology market has grown over the last few years, fueled by economic recovery, increased research funding and government initiatives. The US is first country in the development and consolidation of biotechnology; however, developing countries such as India and Brazil are becoming promising markets at the biotechnology field, in particular agricultural and industrial biotechnology (Ramos, Melo and Silva 2016).

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A Dra. Natalia Pasternak é bióloga, microbiologista e divulgadora científica. Por meio de uma maneira simples e didática, ela desmistifica os transgênicos e mostra como a biotecnologia pode contribuir para um estilo de vida mais sustentável.

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SUSTENTABILIDADE E BIOTECNOLOGIA | Natalia Pasternak

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Gente, Tudo bem com vocês???
O Sistema  Federação das Indústrias do Estado do Ceará (Sistema FIEC),lançou um livreto, em 2017, mostrando quais são as perspectivas e rotas estratégicas para o desenvolvimento da Indústria (em todas suas áreas de atuação) cearense. A biotecnologia está como uma rota/área estratégica para o desenvolvimento industrial e socioeconômico do nosso estado, Ceará. Dessa forma, disponibilizo aqui esse livro e desde já recomendo a leitura!!

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Neste vídeo, realizado especialmente para a nossa disciplina, o professor Dr. Danilo Daloso (DBBM-UFC) fala como a biotecnologia pode alterar as cores dos vegetais, aumentando a resistência a estresses e o teor nutritivo das plantas.

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Convidamos o professor Dr. Pedro Reis, da Universidade Federal de Viçosa (UFV) para falar especialmente para a nossa disciplina, sobre transformação, edição e biologia sintética aplica à biotecnologia de plantas. Enjoy it! ;)

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Neste artigo de Fuentes et al 2016 podemos ver a aplicação da biotecnologia na produção em larga escala da Artemisina para o tratamento da malária.

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A new synthetic biology approach allows transfer of an entire metabolic pathway from a medicinal plant to a biomass crop

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A combination of chloroplast transformation with nuclear transformation and large-scale metabolic screening of supertransformed plant lines has enabled an entire biochemical pathway to be transferred from a medicinal plant to a high-biomass crop.

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Neste artigo da PNAS (2017), uma revista bastante conceituada na área de fisiologia molecular de plantas, podemos verificar como a alteração de um pigmento, por meio de técnicas biotecnológicas, pode gerar plantas mais resistentes e interessantes comercialmente.

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Biofortification of Tomato, Potato, and Eggplant with Betalain Pigments.

We previously reported the construction of a vector (termed pX11; Figs. 1 and 4A), harboring the three betalain-related genes: CYP76AD1, BvDODA1, and cDOPA5GT. The introduction of pX11 into tobacco resulted in formation of red-pigmented plants ( 18). To explore the possibility of betalain production in edible plants, pX11 was introduced into three important food crops that do not naturally produce betalains, namely, tomato (in the cv. MicroTom background, i.e., pX11-Mt), potato (i.e., pX11-St), and eggplant (i.e., pX11-Sm). This resulted in the formation of entirely red-pigmented plants in all three species. Tomato and eggplant fruit and potato tubers exhibited strong red-violet coloration in flesh and skin ( Figs. 2A and 3A). Liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis of tomato and eggplant fruit as well as potato tubers verified the occurrence of betalains, detecting predominantly the betacyanins betanin and isobetanin ( Fig. 2B). While betanin was the major betalain found in all examined tissues, additional unexpected betacyanin compounds were detected, which are likely the result of betanin modification (e.g., acylation and glucosylation) through promiscuous activity of endogenous enzymes ( Table S1), a phenomenon that commonly occurs following introduction of new metabolites or metabolic pathways into plants ( 20, 21). The betaxanthin profile varied among the three species. Several betaxanthins were identified in each one of the species; vulgaxanthin I (glutamine-betaxanthin), vulgaxanthin III (aspargine-betaxanthin), and valine-betaxanthin were predominantly detected in potato, while indicaxanthin (proline-betaxanthin) was the prominent betaxanthin detected in tomato. The major betaxanthin detected in eggplant ( m/ z 369.1) has not been previously reported in literature and remains currently unidentified ( Table S1).

Transformation of the pX11 vector into the edible fruit-bearing plant Black Nightshade ( Solanum nigrum; pX11-Sn lines) resulted in plants bearing intense purple-red colored fruit possessing a particularly rich repertoire of betalains, with more than 40 different peaks with typical betalain UV-visual spectroscopy (UV-VIS) absorption ( Fig. S1). Out of all betalain metabolites detected in the pX11-Sn fruit, 28 were subsequently validated as betacyanins by MS/MS fragmentation, which showed fragments of betanin, betanidin, or both, for each of the compounds analyzed. Furthermore, to the best of our knowledge, 16 of the 28 analyzed compounds were never reported to occur in betalain-producing plants. These included sinapoylated betanin and isobetanin as well as 14 currently unidentified betacyanins that are possibly new to nature. Additional pX11-Sn betacyanins included, among others, betanin and isobetanin decorated with apsioyl and salicyl groups ( Table S1). Eggplant fruit (of pX11-Sm) and potato tubers (of pX11-St) were assessed for total betacyanin content by spectrophotometric analysis, and were found to contain an estimate of 120 ± 6 mg⋅kg −1 fresh weight (FW) and 65 ± 7 mg⋅kg −1 FW (means ± SEM), respectively. Betalain content in juice extracted from pX11-Mt expressing tomato fruit was estimated at 248 ± 41 mg⋅L −1.

Betacyanins and betaxanthins are known to be strong antioxidants ( 6, 22). Antioxidant capacity of the betalain-producing pX11-Mt tomato was therefore assessed and compared with wild-type tomato using the Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) assay. Significantly, pX11-Mt expressing tomato fruit extract showed a 60% increase in antioxidant capacity compared with wild-type fruit ( Fig. 3B).

Fruit-Specific Betalain Production in Commercial Tomato.

To examine the possibility of betalain production in a commercial tomato variety, the pX11-Mt line was subsequently crossed with the processing-tomato cv. M82. pX11-Mt × M82 plants exhibited a similar visual phenotype to the one observed in pX11-Mt, in which fruit and vegetative tissues are pigmented, and fruit color changes from pink to dark red during ripening ( Fig. 3A). Constitutive production of tyrosine-derived compounds such as betalains could pose a significant metabolic constraint on engineered plants in terms of precursor availability. We therefore generated an additional transformation vector, in which betalain accumulation would be restricted to ripening fruit by driving CYP76AD1 gene expression under the fruit-specific E8 promoter ( 23). Transformation of the modified pX11(E8) vector to tomato (cv. M82; pX11-M82-E8) indeed resulted in generation of plants with betalain pigmentation restricted to the ripening fruit stage ( Fig. 3A). Betacyanin concentration in juice extracted from pX11-M82-E8 fruit was determined to be 50 ± 10 mg⋅L −1 (mean ± SEM), fivefold lower than in pX11-Mt fruit. Notably, none of the transgenic plants reported above displayed an apparent developmental phenotype or growth retardation, despite constitutive accumulation of betalains at high quantities.

Combining Betalain and Anthocyanin Production in Tomato.

Engineering of a different class of pigments, namely anthocyanins, has been achieved previously via expression of the common snapdragon ( Antirrhinum majus) transcription factors Delila (Del) and Rosea1 (Ros1) in tomato ( 24). Considering the health-beneficial qualities of betalains, anthocyanins, and carotenoids, it would be of interest to engineer edible crops that accumulate all three classes of pigments. To this end, pX11-Mt was crossed with a 35S::Del/PNH::Ros1 tomato line (in the cv. MicroTom background), which accumulates anthocyanins in fruit and vegetative tissues ( 25). The cross resulted in generation of plants that produce both anthocyanins and betalains, as could be seen by their distinct fruit pigmentation ( Fig. 3C). MALDI mass spectrometry imaging (MALDI-MSI) was used for analyzing wild-type, pX11-Mt, Del/Ros1, and pX11 × Del/Ros1 fruit. Betanin was detected in the analyzed pX11 × Del/Ros1 fruit sections, together with the anthocyanidins petunidin and malvidin, and the carotenoids lycopene and phytofluene. Anthocyanidin signals were significantly higher than their respective glycosylated anthocyanin compounds, due to removal of the sugar moiety by the MALDI ionizing laser. While betanin and the identified carotenoids were generally found to be uniformly dispersed across the section, anthocyanins accumulated mostly around the skin area ( Fig. 3D and Fig. S2). In addition, we also detected chlorophyll a and naringenin chalcone pigments in fruit of all four genotypes, indicating that five different pigment classes are in fact accumulated in ripe pX11 × Del/Ros1 fruit, including carotenoids, anthocyanins, betalains, chlorophylls, and chalcones ( Fig. 3D and Fig. S2).

Variation in Tobacco Flower Color Obtained by Expressing Different Combinations of Betalain Pathway Genes.

All pX11-expressing plant species displayed dominant red-violet coloration due to the accumulation of high amounts of betacyanins. The pX11 vector included the CYP76AD1 gene, encoding an enzyme catalyzing both the hydroxylation of tyrosine to l-DOPA and the conversion of l-DOPA to cyclo-DOPA. A related enzyme in red beet, CYP76AD6, uniquely exhibits tyrosine 3-hydroxylation activity to form l-DOPA ( 18). Since cyclo-DOPA derivatives are required for the formation of betacyanins, expression of CYP76AD6 instead of CYP76AD1 was likely to result in the formation of betaxanthins but not betacyanins, as previously observed by transient expression in Nicotiana benthamiana ( 18). To explore the possibility of generating transgenic plants that accumulate only betaxanthin-type betalains, a plant transformation vector was generated for 35S driven expression of BvDODA1 and CYP76AD6 (i.e., pX13; Fig. 4A). An additional vector (termed pX12), was generated for expression of both cytochrome P450 genes CYP76AD1 and CYP76AD6, alongside BvDODA1 and cDOPA5GT ( Fig. 4A). While pX13-expressing tobacco plants (pX13-Nt) produced only betaxanthins, resulting in formation of yellow-pigmented flowers, expression of pX12 generated plants (pX12-Nt) with flowers of an orange-pink hue ( Fig. 4B). LC-MS analysis of petals derived from pX11-Nt, pX12-Nt, and pX13-Nt plants indicated that the different colors observed in flowers of the three lines are the result of varying betacyanin/betaxanthin ratios; pX11-Nt flower extracts predominantly contained betacyanins, pX13-Nt contained betaxanthins only, while pX12-Nt extracts contained both classes of betalains, with a lower betacyanin/betaxanthin ratio compared with pX11-Nt flowers ( Fig. 4C).

Differences in betaxanthin versus betacyanin accumulation could also be observed by imaging under blue light ( Fig. 4B), in which betaxanthins have a typical fluorescence ( 26). The flux toward biosynthesis of red-violet betacyanins or yellow betaxanthins can thus be manipulated via expression of CYP76AD1, CYP76AD6, or a combination of both ( Fig. 1). To examine the possibility of altering flower color in a known ornamental plant, we transformed a white petunia variety ( Petunia × hybrida cv. Mitchell) with the pX11 vector. As observed with other pX11-transformed species, petunia plants showed red-violet pigmentation in roots and vegetative tissue and produced flowers of a pale violet color ( Fig. 4D). LC-MS analysis of pX11-Petunia petals validated the occurrence of betanin and isobetanin as the main betalains produced.

Betalain Production in Tobacco BY-2 Cell-Suspension Culture.

Biotechnological production of betalain pigments may provide new viable sources for natural colorants in the food, pharma, and cosmetics industries. To date, most research has primarily been focused on development of B. vulgaris hairy root culture or cell culture for the production of betalains ( 16). Metabolic engineering for heterologous betalain production could enable the development of numerous new sources for these pigments. One viable source may be the culture of a well-established plant cell line such as tobacco BY-2. Expression of the pX11 and pX13 vectors in tobacco BY-2 cells resulted in the generation of red-violet or yellow cells, respectively ( Fig. 5 A and B). Interestingly, red and yellow pigmentation was observed within cells but not in the solid or liquid media in which they were grown, suggesting that betalains accumulate in the cells and are not secreted to the extracellular medium. LC-MS analysis of cell extract of the pX11-expressing cells showed betanin and isobetanin as the major betacyanins. Several betaxanthins were identified in both the pX11 and pX13 cell lines, including glutamine-betaxanthin and alanine-betaxanthin ( Fig. 5C). Betacyanin or betaxanthin concentrations in pX11 or pX13 cell extracts were determined by spectrophotometric analysis to be 47 ± 1 mg⋅L −1 and 100 ± 7 mg⋅L −1 (means ± SEM), respectively.

Betalains Confer Resistance to B. cinerea Infection in Tobacco Leaves.

It has previously been suggested that betalains may have evolved due to a presumed role in defense against pathogenic fungi ( 27). However, evidence for antifungal activity of betalains in scientific literature is exceedingly scarce. Heterologous betalain production in plants provides an excellent platform for studying the putative antifungal activities of betalains in planta. We therefore examined plant resistance toward B. cinerea infection in wild-type versus pX11-expressing tobacco plants. Droplets of B. cinerea spore suspension were applied on leaves of 4-wk-old plants and the extent of B. cinerea infection was estimated by measurements of the lesion area around the infection points. Plants expressing pX11 exhibited a 90% reduction in average lesion area versus wild-type plants 2 d postinfection (DPI). At 3 DPI, 45% of infected wild-type leaves and 4% of infected pX11 leaves were in a state of advanced necrosis. Average lesion area was determined in the remaining leaves and found to be approximately 60% smaller in pX11 versus wild-type leaves ( Fig. 6 A and B). Fungal staining with aniline blue was applied on infected leaves to examine hyphae density in the lesion area; however, no clear differences between wild-type and pX11 leaves could be observed ( Fig. 6A). Greening and depigmentation were frequently observed around infection sites in pX11 leaves. A similar effect could also be observed following injection of 30% H ₂O ₂ into pX11 tobacco leaves ( Fig. 6C).

Plant Material and Growth Conditions.

Solanum tuberosum, Solanum melongena, Solanum lycopersicum, Solanum nigrum, and Petunia × hybrida plants were soil grown in a greenhouse with long-day light conditions (25 °C). N. tabacum plants used for B. cinerea infection were soil grown in climate rooms (22 °C; 70% humidity; 18/6 h of light/dark).

Plant Transformation and Regeneration.

Agrobacteria-mediated plant transformation and regeneration was done according to the following methods: tobacco leaf discs ( 33), eggplant ( 34), tomato ( 35), potato ( 36), petunia ( 37), S. nigrum ( 18), and BY-2 cells ( 38). All plant species were transformed using agrobacteria GV3101 strain. Plant tissue culture and BY-2 cell suspension culture was carried out in climate rooms (22 °C; 70% humidity; 16/8 h of light/dark, 2,500 Lux light intensity). Tomato pX11 transformation was done in the cv. MicroTom background. The pX11 lines were crossed with S. lycopersicum cv. M82 (SP⁺) and with Del/Ros1 (in the cv. MicroTom background). Both crosses were obtained by transferring pX11 pollen to flowers of the respective plants.

Generation of DNA Constructs.

Gene sequences used in this study were cDOPA5GT (GenBank accession AB182643.1), BvDODA1 (HQ656027.1), CYP76AD1 (HQ656023.1), and CYP76AD6 (KT962274). Additional information is given in SI Materials and Methods.

LC-MS Analysis.

Samples were analyzed using a high-resolution UPLC/PDA-qTOF system comprised of a UPLC (Waters Acquity) connected on-line to an Acquity PDA detector (200-700 nm) and a qTOF detector (tandem quadrupole/time-of-flight mass spectrometer, XEVO, Waters) equipped with an electrospray ionization (ESI) source. Additional information on betalain extraction and LC-MS analysis of betalains is provided in SI Materials and Methods.

MALDI Mass-Spectrometry Imaging Analysis.

MSI measurements were performed using a 7T Solarix FT-ICR (Fourier transform ion cyclotron resonance) mass spectrometer (Bruker Daltonics). Additional information on MALDI-MSI is given in SI Materials and Methods.

Spectrophotometric Quantification.

Betacyanin or betaxanthin content of all samples was assessed by measuring absorption at 535 nm or 475 nm, respectively, subtracting the value of absorption at 600 nm, and calculated using a previously described method, applying a molar extinction coefficient of ε = 60,000 L·mol −1⋅cm −1 for betacyanins and ε = 48,000 L·mol −1⋅cm −1 for betaxanthins ( 39). Samples were diluted in double-distilled water (DDW) to obtain solutions of OD ₅₃₅ < 2.0. Concentrations are given in milligrams/kilograms where extraction solvent was added to sample and in milligrams/liters for samples to which no extraction solvent was added.

Tobacco B. cinerea Infection.

Wild-type and pX11-expressing tobacco plants were screened by a leaf infection assay as previously described ( 40). Detailed information on infection experiments and analysis is provided in SI Materials and Methods.

TEAC Assay.

The total antioxidant capacity of wild-type and betalain-producing tomato was measured by the TEAC assay ( 41). Whole tomato fruit were ground. Following centrifugation, supernatant was used for the assay without addition of solvent. TEAC was measured by 2,2′-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS *+) decolorization using preformed ABTS *+ radical cation, and calculated by absorbance at 734 nm, in comparison with Trolox, as described previously ( 42). All determinations were performed in triplicates, where each biological sample is a pool of five tomato fruit.

Generation of DNA Constructs.

M. jalapa cDOPA5GT and B. vulgaris CYP76AD1, BvDODA1, and CYP76AD6 transcripts were amplified from M. jalapa red petal or B. vulgaris red hypocotyl cDNA libraries as previously described ( 18). pX11, pX11(E8), pX12, and pX13 vectors were constructed using Goldenbraid cloning ( 43). BvDODA1, CYP76AD1, CYP76AD6, and cDOPA5GT were initially cloned into a pUPD vector. pX11, pX11(E8), and pX13 are 3α1 vectors. pX12 is a 3Ω1 vector. All vectors are based on a pCAMBIA backbone ( 44).

Betalain Extraction.

Betalain extraction from all plant tissues was performed as follows: Extraction solution (80% methanol and 0.1% formic acid in DDW) was added to frozen, ground plant tissue (0.1-0.25 g) in a ratio of 200 µL · 0.1 g −1 tissue. Samples were incubated at room temperature for 30 min followed by 5 min of sonication, 5 min of centrifugation and filtration through 0.22-µm PVDF filters (Millipore). BY-2 cells were sampled from calli grown on solid media (approximately 0.5 g) for LC-MS analysis, or sampled from cell-suspension culture (0.25 mL packed cell volume) for spectrophotometric quantification. Cells were lysed by two freeze-thaw cycles with liquid nitrogen, followed by disruption with metal beads. Cell extract was centrifuged to remove cell debris and supernatant was collected and filtered through 0.22-µm PVDF filters (Millipore) before analysis.

LC-MS Analysis.

For betalain analysis, electro-spray ionization (ESI) was used in positive ionization mode at the m/ z range from 50 to 1,600 Da. The following settings were used: capillary, 1 kV; cone, 27 V; and collision energy, 6 eV. For MS/MS or MS E runs, collision energy ramp from 15 to 40 eV was used. Separation of compounds was performed on a UPLC HSS T3 column (Waters Acquity, 1.8 µm, 2.1 × 100 mm) using eluents A (1% acetonitrile, 0.1% formic acid) and B (100% acetonitrile, 0.1% formic acid) as follows: the first 3 min, isocratic elution at 100% A; 3.0-22.0 min, a linear gradient to 75% A; 22.0-22.5 min, a linear gradient to 100% B; 22.5-25.5 min, washing at 100% B; 25.5-26.0 min, return to 100% A; and 26.0-28.0 min, equilibration at 100% A. Column temperature was set to 35 °C; flow, 0.3 mL/min. Betanin and isobetanin were assigned using red beet leaf extract as reference. Other betalain compounds were putatively identified based on accurate mass, UV-VIS spectra, and MS/MS fragmentation ( Table S1).

MALDI Mass-Spectrometry Imaging Analysis.

Fresh tomato fruits were embedded with M1 embedding matrix (Thermo Scientific) in Peel-A-Way disposable embedding molds (Peel-A-Way Scientific), and flash frozen in liquid nitrogen. The embedded tissues were transferred to a cryostat (Leica CM3050) and allowed to thermally equilibrate at −18 °C for 1 h. The frozen tissues were cut into 35-µm-thick sections. The sections were then thaw mounted onto Superfrost Plus slides (Fisher Scientific) and vacuum dried in a desiccator. An ImagePrep spray station (Bruker Daltonics) was used to coat the slide with DHB matrix (30 g⋅L −1 in water/methanol vol/vol 50/50 containing 0.2% trifluoroacetic acid). The system settings were as follows: 50 spray cycles, 50% sprayer power, 20% modulation, 2 s spray, 2 s incubation, and 70 s dry time. MSI measurements were performed using a 7T Solarix FT-ICR (Fourier transform ion cyclotron resonance) mass spectrometer (Bruker Daltonics). MSI datasets were collected in positive mode using lock mass calibration (DHB matrix peak: m/ z 409.055408) in the range of 150-3,000 m/ z, with a spatial resolution of 65 µm. Each mass spectrum was obtained from a single scan of 100 laser shots at a frequency of 1 kHz and a laser power of 18%. The acquired spectra were processed using flexImaging software v. 4.0 (Bruker Daltonics). Datasets were normalized to RMS intensity and MALDI images were plotted at the observed m/ z ± 0.001%, with pixel interpolation on.

Tobacco Botrytis cinerea Infection.

B. cinerea B05.10 conidial suspension was prepared in half-strength filtered (0.45 mM) grape juice (100% organic grape juice) and adjusted to 125 conidia μL −1. Intact leaves of tobacco wild-type and pX11 plants were inoculated with 4-μL droplets of conidial suspension, resulting in a total dose of 500 spores per plant. Lesion area was measured 2 and 3 d postinoculation, using the image analysis software ASSESS 2.0 for plant disease quantification (APS Press). The experiment was repeated thrice using three independent betalain-producing pX11 tobacco lines, with similar results. For fungal staining, infected leaves were incubated with 0.2% aniline blue solution for 10 min and observed under a stereomicroscope.

View Abstract

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Engineered gray mold resistance, antioxidant capacity, and pigmentation in betalain-producing crops and ornamentals

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In plants, three major classes of pigments are generally responsible for colors seen in fruits and flowers: anthocyanins, carotenoids, and betalains. Betalains are red-violet and yellow plant pigments that have been reported to possess strong antioxidant and health-promoting properties, including anticancer, antiinflammatory, and antidiabetic activity.

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Como 2020 nos mostrou que a biotecnologia é importante?

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Como 2020 nos mostrou que a biotecnologia é importante?

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Em meio a pandemia de Covid-19, o mundo tem voltado seus esforços para a criação de novas formas de diagnósticos e tratamentos da doença, além do desenvolvimento de vacinas. Esta publicação do site Profissão Biotec faz um balanço geral das principais conquistas e desafios que a biotecnologia enfrentou durante 2020, mostrando sua fundamental importância no caminho para superar a pandemia.

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No dia 30 de junho é comemorado o Dia do Profissional de Biotecnologia! Em sua homenagem o Profissão Biotec faz uma retrospectiva de como a Biotecnologia se mostrou ainda mais importante neste primeiro semestre de 2020. Assim, listamos 5 de suas diferentes atuações no combate à pandemia do novo coronavírus.

As ferramentas de sequenciamento e análises por bioinformática permitiram que conhecêssemos rapidamente o genoma do vírus e pudéssemos entender sua provável evolução natural e sua rota de propagação pelo Brasil e pelo mundo. Além disso, o conhecimento do material genético do vírus e de suas estruturas proteicas permitiu que cientistas do Brasil e do mundo inteiro rapidamente direcionassem suas pesquisas para métodos de diagnóstico rápidos e precisos, e para o desenvolvimento de medicamentos e vacinas contra a COVID-19.

2 - Métodos de diagnóstico

Na ausência de tratamentos eficazes e vacinas, o diagnóstico e o distanciamento social continuam sendo nossas melhores armas para conter o avanço da COVID-19. Técnicas utilizadas no dia a dia de laboratórios de biotecnologia foram rapidamente adaptadas para o diagnóstico da COVID-19.

Destacam-se:

Os dois últimos testes conseguem analisar amostras em larga escala eforam recentemente desenvolvidos no Brasil, respectivamente pelo Hospital Israelita Albert Einstein e pelo laboratório particular Mendelics em parceria com o Hospital Sírio Libanês. Os testes ainda estão em fase de validação e transferência de tecnologia para outros laboratórios poderem executar a técnica, mas já se mostraram mais rápidos, mais baratos e tão precisos quanto o teste molecular (padrão-ouro), com a grande vantagem de analisar milhares de amostras ao mesmo tempo.

3 - Produção de reagentes

O crescente número de testes de diagnóstico realizados para COVID-19 gerou uma grande demanda por reagentes de laboratório que eram até o momento largamente importados para o país. Em meio à pandemia, algumas startups brasileiras de biotecnologia surgiram e outras se fortaleceram como produtoras de enzimas e insumos para os testes de diagnóstico. Outras empresas estão focadas na produção de anticorpos para diagnóstico e para o promissor tratamento que utiliza essas moléculas.

Desde que o novo coronavírus se tornou manchete por desencadear um surto na China com grande potencial de se espalhar, cientistas do mundo todo iniciaram a busca por um medicamento ou tratamento que fosse seguro e eficaz contra a COVID-19. Segundo levantamento da revista Exame, no começo de maio eram 182 medicamentos em teste para o tratamento da doença.

Como as pesquisas para o desenvolvimento de uma nova molécula para uso como medicamento podem demorar de 10 a 15 anos, cientistas estão utilizando a estratégia de buscar um segundo uso para medicamentos já comercializados e utilizados na clínica (e, portanto, seguros dentro de suas aplicações). O famoso reposicionamento de fármacos. Dentre esses fármacos testados destacam-se alguns que se mostraram promissores em laboratório (nos chamados testes in vitro) contra o vírus SARS-CoV-2; agora é preciso mostrar sua eficácia e segurança nos testes clínicos em pacientes. Os mais conhecidos são:

a hidroxicloroquina/cloroquina, que apesar de eficientes nos testes in vitro mostraram muitos efeitos adversos em pacientes;

o Rendesivir, inicialmente desenvolvido para o tratamento do vírus Ebola;

o tratamento conjunto de lopinavir e o Ritonavir, utilizado no tratamento do HIV;

a descoberta brasileira Nitazoxanida, um vermífugo.

A Dexametasona, um corticosteróide que em junho seus ensaios clínicos demonstraram reduzir a mortalidade entre os doentes muito graves. Os resultados ainda são preliminares, mas pesquisadores e sociedade aguardam ansiosamente por mais resultados com este tratamento.

Além do uso de medicamentos, no Brasil e no mundo está sendo estudado e testado o uso de anticorpos de pacientes curados para o tratamento. Também está em estudo a produção em larga escala desses anticorpos por meio de técnicas de bioprocessos. Em junho foi anunciado uma pesquisa pioneira no Brasil para utilizar células-tronco no tratamento da COVID-19. Este trabalho está sendo feito por pesquisadores da PUCPR, da UFPR e do Instituto Carlos Chagas.

5 - Desenvolvimento de vacinas

Além da busca por um tratamento eficiente para a COVID-19, pesquisadores estudam o desenvolvimento de uma vacina que evitará que novas pessoas sejam infectadas. Segundo nota da Revista Fapesp, no final de maio havia 125 vacinas contra a COVID-19 em desenvolvimento, sendo que 10 delas estavam na fase de testes clínicos. O processo de desenvolvimento de uma vacina eficaz e segura também é demorado, mas para encurtá-lo os cientistas estão utilizando informações derivadas de pesquisas de outros vírus similares ao SARS-CoV-2. Existem 5 estratégias em teste para o desenvolvimento de uma vacina para COVID-19.

O Brasil não está de fora dessas pesquisas e duas estratégias têm sido estudadas por pesquisadores brasileiros, respectivamente, da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Butantan. Em junho foi veiculada a notícia de que uma vacina baseada em peptídeos virais desenvolvida pela Fundação Oswaldo Cruz, por meio do Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos (Bio-Manguinhos/Fiocruz), iniciou os ensaios pré-clínicos em animais.

No mesmo mês, foram anunciadas duas parcerias para realização no Brasil de testes clínicos de fase III (última fase de testes em humanos) para vacinas contra a COVID-19 e para subsequente produção da vacina no país caso os resultados dos testes forem positivos. A Unifesp em São Paulo e o Instituto D'Or no Rio de Janeiro realizam os testes com 5000 voluntários para a vacina de vetor viral produzida pela Universidade de Oxford do Reino Unido em parceria com a farmacêutica AstraZeneca. O Instituto Butantã realizará os ensaios clínicos em cerca de 9000 voluntários da vacina de vírus atenuada desenvolvida pela empresa chinesa Sinovac Biotech.

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Texto revisado por Priscila Esteves e Ísis Venturi

Todas as imagens deste texto foram extraídas do Pixabay.

Referências:
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Domínguez, N. Descoberto o primeiro remédio contra a covid-19 que pode salvar vidas. El País. 16/06/2020. Disponível em: < https://brasil.elpais.com/ciencia/2020-06-16/descoberto-o-primeiro-remedio-contra-a-covid-19-que-pode-salvar-vidas.html>. Acesso em: 17/06/2020
Estadão conteúdo. Sírio Libanês e laboratório desenvolvem novo teste para covid-19. 12/06/2020. Disponível em: < https://epocanegocios.globo.com/Empresa/noticia/2020/06/sirio-libanes-e-laboratorio-desenvolvem-novo-teste-para-covid-19.html>. Acesso em 12/06/2020.
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Hospital Israelita Albert Einstein. Hospital Israelita Albert Einstein cria primeiro exame genético do mundo para detecção em larga escala do novo coronavírus por meio da técnica de sequenciamento NGS. Disponível em < https://www.einstein.br/sobre-einstein/imprensa/press-release/einstein-cria-primeiro-teste-genetico-para-deteccao-da-covid19>.Acesso em 31/05/2020.
Instituto Butantan.Butantan e Governo de SP vão testar e produzir vacina inédita contra coronavírus. 11/06/2020. Disponível em: < http://www.butantan.gov.br/noticias/butantan-e-governo-de-sp-vao-testar-e-produzir-vacina-inedita-contra-coronavirus>. Acesso em 17/06/2020
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Lopes, B. P.Por que realizamos os testes clínicos para o desenvolvimento de um medicamento? Profissão Biotec. 10/06/2020. Disponível em < https://profissaobiotec.com.br/por-que-realizamos-os-testes-clinicos-para-o-desenvolvimento-de-um-medicamento/> Acesso em: 12/06/2020
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Tonial, G. Startups brasileiras contra a COVID-19. Profissão Biotec, 06/05/2020. Disponível em < https://profissaobiotec.com.br/startups-brasileiras-contra-a-covid-19/>.Acesso em 31/05/2020.
Vasques, L.H. Genoma do novo coronavírus e sua trajetória no Brasil. Profissão Biotec, 29/04/2020. Disponível em: < https://profissaobiotec.com.br/genoma-do-novo-coronavirus-e-sua-trajetoria-no-brasil/>. Acesso em 31/05/2020.
Vasques, L.H. Utilização de anticorpos no combate a COVID-19. Profissão Biotec. 27/05/2020.Disponível em: < https://profissaobiotec.com.br/utilizacao-anticorpos-combate-covid19/>. Acesso em 31/05/2020.
Ziegler, MF. Covid-19: Instituto Butantan usa técnica biotecnológica para criar vacina. Disponível em < https://exame.abril.com.br/ciencia/covid-19-instituto-butantan-usa-tecnica-biotecnologica-para-criar-vacina/amp/> Acesso em 31/05/2020.

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Como 2020 nos mostrou que a biotecnologia é importante?

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O Profissão Biotec é um coletivo de pessoas com um só propósito: apresentar o profissional de biotecnologia ao mundo. Somos formados por profissionais e estudantes voluntários atuantes nos diferentes ramos da biotecnologia em todos os cantos do Brasil e até mesmo espalhados pelo mundo.

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Os probióticos são microrganismos que vêm sendo incorporados em alimentos e bebidas, devido a capacidade oferecer saúde, bem-estar e reduzir o risco de doenças.

Esses ingredientes funcionais ganharam espaço nas prateleiras dos supermercados, devido à crescente tendência de consumo de alimentos saudáveis.

O infográfico abaixo publicado pela Ganeden, uma fabricante privada de ingredientes probióticos dos Estados Unidos, mostra algumas predições para os próximos anos e o impacto desses alimentos no mercado mundial, demonstrando que existe um grande espaço para a atuação do biotecnologista na área.

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Sinergia entre "Biotecnologias": Inovação na indústria química e biotecnologia em saúde.  

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Sinergia entre "Biotecnologias": Inovação na indústria química e biotecnologia em saúde.  

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O Complexo Econômico- industrial De Saúde (CEIS) do Brasil se caracteriza como uma grande dinamicidade de inovação e desenvolvimento cientifico. E a biotecnologia tem sido protagonista nesse alavancar de produção cientifica. Com isso, trago aqui um excelente artigo publicado pela revista Saúde Pública, 2014, que mostra o panorama das inovações que a biotecnologia vermelha tem proporcionado ao Complexo Produtivo da Saúde do país.

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Biotecnologia Marinha: uma farmácia submersa

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Biotecnologia Marinha: uma farmácia submersa

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A biotecnologia azul é a área voltada para a exploração dos ecossistemas marinhos e seus recursos visando gerar produtos e/ou serviços úteis para a sociedade. Nesse sentido, a biodiversidade marinha tem se mostrado uma potencial fonte de compostos com atividade farmacológica, principalmente contra o câncer. O capítulo de livro abaixo, publicado na íntegra pela editora FURG em 2020, fala sobre os medicamentos de origem marinha que já estão circulação no mercado além de mostrar o papel das iniciativas públicas no desenvolvimento da biotecnologia marinha aplicada a saúde humana.

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Do DNA à indústria: Bioecnomia e biotecnologia industrial 

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Do DNA à indústria: Bioecnomia e biotecnologia industrial 

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O termo Bioeconomia foi definido pela primeira vez em 1980. E desde de lá, já era compreendido como "parte da  economia que utiliza novos conhecimentos biológicos com propósitos comerciais e industriais e para a melhoria do bem-estar humano” (ENRIQUEZ, 1998). A Bioeconomia engloba  novas tecnologias a fim de originar uma ampla diversidade de produtos. E com isso, indústrias de processamento e serviços voltados para o desenvolvimento e à produção de fármacos, vacinas, enzimas industriais, novas variedades vegetais e animais, bioplásticos e materiais compósitos e biocombustíveis, são exemplos do tipo de indústria que movimenta a Bioeconomia. O CNI, Confederação Nacional Da Indústria, elaborou um manual, em 2020, mostrando definições, perspectivas e aplicações da Bioeconomia do nosso país.

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Você sabe o que é Biotecnologia Ambiental? Não! Pois a Novozymes explica. 

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Você sabe o que é Biotecnologia Ambiental? Não! Pois a Novozymes explica. 

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A degradação exponencial do meio ambiente bem como o uso inadequado e descontrolado  de seus recursos tem gerado grandes preocupações nos lideres e organizações mundiais.  E dessa forma, a biotecnologia ambiental tem se mostrado uma das soluções para reverter  a poluição ambiental.

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Sustentabilidade

O uso da biotecnologia ambiental é fundamental para evitar a contaminação e a poluição do meio ambiente. Saiba quais os principais tipos de aplicações da biotecnologia ambiental:

Prevenir ou resolver problemas envolvendo a contaminação ambiental está na essência da biotecnologia ambiental, uma área que abrange a utilização e aplicação de diversas técnicas biológicas visando a promoção do meio ambiente. É caracterizada por ser um sistema de conhecimento científico e de engenharia que utiliza micro-organismos e demais produtos para realizar o biotratamento de sólidos, líquidos e resíduos gasosos, além da biorremediação de ambientes poluídos.

Embora inicialmente possa ser associada apenas à biologia, ela é uma ciência multidisciplinar e seu alcance se estende a linhas legislatórias, científicas, econômicas, normativas, sociais e tecnológicas, dialogando constantemente com questões ligadas à química, direito, biologia e engenharia.

Biotecnologia ambiental na prática

Com a biotecnologia ambiental é possível gerar mecanismos que tratam de efluentes, dar o andamento adequado ao lixo e gerar plantações que são mais resistentes a doenças. Entre as vantagens do tratamento biotecnológico dos resíduos estão:

Utilização de micro-organismos naturais para a biodegradação ou desintoxicação de uma vasta gama de substâncias perigosas;

Oferta de diversos métodos biotecnológicos para a destruição completa de lixos tóxicos;

Diversidade de condições adequadas para a biodegradação.

Existem quatro principais tipos de aplicações da biotecnologia ambiental, são elas:

1. Biomarcadores: essa aplicação ajuda a medir o nível de danos ocorridos, exposição dos efeitos tóxicos e consequências da poluição causada.

2. Bioenergia: o significado coletivo de biogás, biomassa, combustíveis e hidrogênio é chamado de bioenergia. A utilização desta aplicação da biotecnologia ambiental está nos setores industriais, domésticos e no espaço. Atualmente existe a necessidade de encontrar outra fonte de energia limpa que não sejam os combustíveis anteriormente citados. Um dos exemplos pioneiros de energia verde são os resíduos recolhidos a partir dos resíduos orgânicos e da biomassa, essas opções ajudam a amenizar os problemas de poluição gerados ao ambiente. O fornecimento de energia de biomassa tornou-se de grande importância em todo o planeta.

3. Biorremediação: o processo de limpeza das substâncias perigosas em compostos não tóxicos é chamado de biorremediação. Este processo envolve tecnologias de limpeza que utilizam micro-organismos naturais.

4. Biotransformação: para as mudanças que ocorrem na biologia do ambiente, especificamente modificações do composto complexo de simples não tóxico para tóxico ou o inverso, classifica-se o processo como biotransformação. Ele é usado no setor industrial, fazendo com que substâncias tóxicas sejam transformadas em bioprodutos.

Todas essas informações evidenciam o quanto a biotecnologia ambiental é fundamental para desenvolver e regular de forma eficiente os sistemas biológicos no planeta, evitando a poluição e a contaminação da terra, água e ar.

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O que é biotecnologia ambiental? - Bioblog by Novozymes

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Sustentabilidade Prevenir ou resolver problemas envolvendo a contaminação ambiental está na essência da biotecnologia ambiental, uma área que abrange a utilização e aplicação de diversas técnicas biológicas visando a promoção do meio ambiente. É caracterizada por ser um sistema de conhecimento científico e de engenharia que utiliza micro-organismos e demais produtos para realizar o biotratamento de sólidos, líquidos e resíduos gasosos, além da biorremediação de ambientes poluídos.

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Oi, pessoal! A Natsai Audrey Chieza é uma designer que cria materiais de inspiração biológica. Nessa apresentação para o TED talk, ela mostra como utiliza microrganismos com capacidade de geração de corantes para superar um dos principais problemas da indústria fashion atualmente: a poluição. O seu trabalho é super interessante e mostra como a biotecnologia pode estar inserida nos mais diferentes setores e promover um crescimento sustentável.

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Natsai Audrey Chieza: Fashion has a pollution problem -- can biology fix it?

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Natsai Audrey Chieza is a designer on a mission -- to reduce pollution in the fashion industry while creating amazing new things to wear. In her lab, she noticed that the bacteria Streptomyces coelicolor makes a striking red-purple pigment, and now she's using it to develop bold, color-fast fabric dye that cuts down on water waste and chemical runoff, compared with traditional dyes.

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Raíz de cenoura: fábrica de metabólitos secundários.

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Raíz de cenoura: fábrica de metabólitos secundários.

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Uma leitura sugerida pelo prof Danilo!

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The use of hairy root (HR) cultures for the production of secondary metabolites is growing due to the high demand for bioactive food ingredients of plant origin that either have high nutritional value or act as powerful antioxidants, protecting the human body from oxidative processes generated by cellular metabolism. Barba-Espín et al. (2020) have developed an efficient protocol for establishment of anthocyanin-producing HR cultures from black carrots. In fact, fast-growing HR cultures obtained from root explants elicited with ethephon, an ethylene-releasing compound, substantially increased the anthocyanin content and the production of hydroxycinnamic acids. These results place these HR cultures as promising efficient systems to produce anthocyanins and phenolic compounds that have beneficial effects for human health.

Importance of secondary metabolites for human health and strategies to produce them

Plants are able to synthesize an enormous variety of compounds, particularly secondary metabolites. The precise functions of many of these compounds is largely unknown, but plants invest a large amount of energy into their synthesis because they contribute to plant survival. Many secondary metabolites are involved in defence reactions against different types of stress. However, the abundance of these compounds is often low (<1% DW) and their synthesis greatly depends on the plant genetic predisposition. Secondary metabolite production is often restricted to specific stages of plant development or the response to different stresses. Secondary compounds have caught the attention of the general public because most of them have beneficial effects on human health. Therefore, they are considered to be bioactive compounds. Thus, new strategies for the production of secondary metabolites have been developed ( Thakur et al., 2019; Almagro and Pedreño, 2020). Traditionally, these compounds can be directly obtained by extraction from plant raw material or by chemical synthesis, but these processes often have poor or inconsistent yields. In the first case, problems arise from the seasonal nature of plant growth, the heterogeneity of compounds, and, in some cases, the high risk of plant extinction, particularly if plant material is collected from the natural environment. In the case of chemical synthesis, stereo-specificity, the strict conditions of the biochemical reactions, and high costs of production are the main difficulties in the production of bioactive compounds. A biotechnological alternative for the production of secondary metabolites is the use of in vitro plant cultures, which have many advantages since they yield homogeneous extracts, they are grown in sterile conditions, and their maintenance is independent of seasonal or weather conditions. Therefore, HR cultures (see Box 1) have been developed as a promising strategy for metabolite production, especially in cases where the synthesis or extraction of bioactive compounds is difficult or unfeasible, or where harvesting plant material involves serious damage to the environment.

Box 1.

Hairy roots as in vitro plant systems to produce secondary metabolites

HR cultures offer the advantage of continuous production over time as well as easy maintenance, rapid development, less cultivation time for biomass generation, and the capacity to simultaneously synthesize a wide variety of different bioactive compounds that can be used as ingredients for cosmetics, functional foods, preservatives, additives, and pharmaceuticals that are of commercial importance ( Hu and Du, 2006). Due to their technological and economic advantages, the development of HR cultures has gained increasing interest by academic researchers, biotechnology companies, and pharmaceutical industries ( Gutierrez-Valdes et al., 2020). The development of optimal HR culture systems requires a consideration of the complexity of the compounds to be produced, together with the characteristics of the plant species selected for HR induction, because some species are more efficient than others in terms of productivity. This is particularly important with regard to the production of specialized metabolites, where the choice of the species and the bacterial infection strain used will influence the types of metabolites that will be produced ( Gutierrez-Valdes et al., 2020). Thus, in the study reported of Barba-Espín et al. (2020), black carrot ( Daucus carota ssp. sativus var. atrorubens Alef.) was selected for HR induction by infection with a Rhizobium rhizogenes strain. These authors report the novel establishment of high anthocyanin-producing black carrot HR cultures. Over 90 viable HR lines were obtained; of these, three were selected that showed the most vigorous growth-named NB-R, 43-R, and 43-H. PCR analysis was performed using primers that amplify the presence of rolB and the absence of vir genes to conﬁrm that the roots were indeed HRs (and not adventitious roots) and that R. rhizogenes was efﬁciently eradicated (see Barba-Espín et al., 2020). The presence of any rol genes, especially rolB, is crucial because they have been proven to be potent inducers of plant secondary metabolism. This strategy has been successfully used to increase the production of different bioactive compounds ( Dilshad et al., 2016, and references therein). In addition to the selection of highly compound-producing HR lines, a high biomass production capacity is necessary for selecting the most appropriate HR culture. It is necessary to optimize different physical parameters and nutritional requirements to achieve this goal (Chandra and Chandra, 2011). For this reason, Barba-Espín et al. (2020) grew the selected HR lines in liquid Murashige and Skoog (MS) medium at different strengths (1/4 MS, 1/2 MS, and full MS). The analysis of biomass accumulation and anthocyanin content was undertaken over a 4 week period. Surprisingly, there was not a clear separation in time between biomass accumulation and the accumulation of secondary metabolites. Although the use of 1/2 MS medium had a minor effect on biomass accumulation, it strongly stimulated anthocyanin production. This medium was therefore suitable for both biomass generation and anthocyanin accumulation.

The production of specialized metabolites in HR cultures, as in all plant-based production systems, usually requires an appropriate selection of elicitors; that is, substances which when applied at low concentrations can induce the synthesis of the desired compounds or increase their production in in vitro plant cultures. There is extensive information in the literature on the types of elicitor that can be used to produce specific metabolites in such in vitro plant culture systems ( Gutierrez-Valdes et al., 2020). Barba-Espín et al. (2020) chose to use ethephon, an ethylene-releasing compound, as an anthocyanin elicitor. Ethephon triggered a distinct response as a function of the time of application. When ethephon was applied at day 0, the elicitor decreased both biomass and anthocyanin contents, whereas when it was applied at day 10, the elicitor substantially increased anthocyanin accumulation with no detrimental effects on biomass production. This phenomenon can be explained by the less efficient enzymatic machinery for secondary metabolite production at the early phases of growth, resulting in a reduced elicitor response. The most pronounced difference between the elicited and control HRs was found in line 43-R at day 28, where an 82% increase in metabolite levels was observed following elicitation. Nine anthocyanins and 19 hydroxycinnamic acid derivatives were identified using UPLC-PDA-TOF during HR growth. Moreover, a high percentage of acylated anthocyanins (up to 78%) was observed in line 43-R. This finding highlights the potential applicability of black carrot HRs in colorant production, since these acylated anthocyanins show a greater stability in subsequent applications. Regarding phenolic compounds, 24 hydroxycinnamic acid derivatives were identified in the three HR lines. These contribute to anthocyanin stability in black carrots through intermolecular co-pigmentation reactions. The results reported by Barba-Espín and co-workers demonstrate the potential of HRs for the future biotechnological production of secondary metabolites and antioxidant compounds.

Stepping forward

The use and application of HR cultures for the production of secondary metabolites is growing. However, some drawbacks still exist in terms of our current lack of knowledge on how to manipulate the system for the precise overexpression of complex metabolic pathways. The potential of genome editing and CRISPR/Cas9 technologies is starting to show some promising results in the field of HR cultures. These approaches provide promising alternatives for the production of important secondary metabolites, which will have a strong impact on the broad commercialization of HR cultures with several applications in the cosmetic, nutraceutical, and food industries.

Acknowledgements

This work was supported by the Ministerio de Economía y Competitividad (BIO2017-82374-R) and Fundación Seneca-Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia (19876/GERM/15).

References

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Carrot hairy roots: factories for secondary metabolite production

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The use of hairy root (HR) cultures for the production of secondary metabolites is growing due to the high demand for bioactive food ingredients of plant origin that either have high nutritional value or act as powerful antioxidants, protecting the human body from oxidative processes generated by cellular metabolism.

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Microbiologia no controle dos  bioaerosóis

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Microbiologia no controle dos  bioaerosóis

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Bioaerosóis são componentes vivos e não-vivos, como fungos, pólen, bactérias e vírus transmitidos pelo ar, e portanto são uma forma de poluição invisível, mas que podem gerar graves consequências para a saúde pública.  O artigo abaixo investigou o desempenho de quatro biofiltros em escala piloto para remoção de bioaerossóis nas tubulações de fluxos de ar em uma instalação de tratamento de resíduos situada em Leeds, Reino Unido, mostrando resultados promissores de como os microrganismos podem ser utilizados para auxiliar na manutenção do meio ambiente.

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A bioinformática associa conhecimentos,  da matemática e estatística, por exemplo, a fim de resolver, interpretar e decifrar problemas de cunho biológico. E é nessa perspectiva, que a bioinformática ou a biocomputação, que surgiu nos idos da década de 1980, tem ganhado "forças" no meio científico. A revista PESQUISA FAPESP montou um texto trazendo um panorama das perspectivas da bioinformática bem como um pouco do seu histórico e desenvolvimento.

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Ferramentas de Bioinformática no combate a COVID-19

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Ferramentas de Bioinformática no combate a COVID-19

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A grande quantidade de dados biológicos gerados com a pandemia do novo coronavírus nos mostra mais uma vez a importância da Bioinformática na manipulação e compreensão dessas informações. Tendo isso em vista, o artigo abaixo traz um conjunto de ferramentas computacionais que contribuíram para o avanço da pesquisa sobre o SARS-CoV-2 desde a sua detecção até o desenvolvimento de estratégias terapêuticas.

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A biotecnologia industrial pode salvar o mundo de bilhões de toneladas de CO2

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A biotecnologia industrial pode salvar o mundo de bilhões de toneladas de CO2

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A declaração foi publicada pela WWF, a World Wide Fund for Nature que é uma organização não governamental internacional que atua nas áreas da conservação, investigação e recuperação ambiental. Um dos líderes da ONG, John Kornerup Bang, afirmou que a biotecnologia como um setor industrial possui um papel importante para a incorporação de uma economia sustentável, e que o mundo não pode ignorar essa oportunidade. No material abaixo, publicado pela organização, são apresentados alguns dos principais desafios ambientais que o mundo enfrenta hoje e os prognósticos para o futuro. E frente a isso, são listados biotecnologias industriais com potencial para diminuir a emissão de carbono, além de estratégias para se alcançar uma economia verde.

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Inteligência Artificial: uma ferramenta poderosa para a biotecnologia 

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Inteligência Artificial: uma ferramenta poderosa para a biotecnologia 

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Conhecer a estrutura tridimensional de proteínas é essencial para diversas finalidades, embora seja uma tarefa ainda desafiadora. Nesse sentido, uma rede de inteligência artificial (IA) foi desenvolvida pela DeepMind do Google AI e mostrou resultados surpreendentes na predição de estruturas 3D de proteínas por um novo programa chamado AlphaFold.

A capacidade de prever com precisão essas estruturas a partir de uma sequência de aminoácidos é um grande avanço para as ciências biológicas, o que permitiria, por exemplo, a descoberta de medicamentos e vacinas de forma mais rápida e avançada.

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An artificial intelligence (AI) network developed by Google AI offshoot DeepMind has made a gargantuan leap in solving one of biology's grandest challenges - determining a protein's 3D shape from its amino-acid sequence.

DeepMind's program, called AlphaFold, outperformed around 100 other teams in a biennial protein-structure prediction challenge called CASP, short for Critical Assessment of Structure Prediction. The results were announced on 30 November, at the start of the conference - held virtually this year - that takes stock of the exercise.

"This is a big deal," says John Moult, a computational biologist at the University of Maryland in College Park, who co-founded CASP in 1994 to improve computational methods for accurately predicting protein structures. "In some sense the problem is solved."

The ability to accurately predict protein structures from their amino-acid sequence would be a huge boon to life sciences and medicine. It would vastly accelerate efforts to understand the building blocks of cells and enable quicker and more advanced drug discovery.

AlphaFold came top of the table at the last CASP - in 2018, the first year that London-based DeepMind participated. But, this year, the outfit's deep-learning network was head-and-shoulders above other teams and, say scientists, performed so mind-bogglingly well that it could herald a revolution in biology.

"It's a game changer," says Andrei Lupas, an evolutionary biologist at the Max Planck Institute for Developmental Biology in Tübingen, Germany, who assessed the performance of different teams in CASP. AlphaFold has already helped him find the structure of a protein that has vexed his lab for a decade, and he expects it will alter how he works and the questions he tackles. "This will change medicine. It will change research. It will change bioengineering. It will change everything," Lupas adds.

In some cases, AlphaFold's structure predictions were indistinguishable from those determined using 'gold standard' experimental methods such as X-ray crystallography and, in recent years, cryo-electron microscopy (cryo-EM). AlphaFold might not obviate the need for these laborious and expensive methods - yet - say scientists, but the AI will make it possible to study living things in new ways.

The structure problem

Proteins are the building blocks of life, responsible for most of what happens inside cells. How a protein works and what it does is determined by its 3D shape - 'structure is function' is an axiom of molecular biology. Proteins tend to adopt their shape without help, guided only by the laws of physics.

For decades, laboratory experiments have been the main way to get good protein structures. The first complete structures of proteins were determined, starting in the 1950s, using a technique in which X-ray beams are fired at crystallized proteins and the diffracted light translated into a protein's atomic coordinates. X-ray crystallography has produced the lion's share of protein structures. But, over the past decade, cryo-EM has become the favoured tool of many structural-biology labs.

Scientists have long wondered how a protein's constituent parts - a string of different amino acids - map out the many twists and folds of its eventual shape. Early attempts to use computers to predict protein structures in the 1980s and 1990s performed poorly, say researchers. Lofty claims for methods in published papers tended to disintegrate when other scientists applied them to other proteins.

Moult started CASP to bring more rigour to these efforts. The event challenges teams to predict the structures of proteins that have been solved using experimental methods, but for which the structures have not been made public. Moult credits the experiment - he doesn't call it a competition - with vastly improving the field, by calling time on overhyped claims. "You're really finding out what looks promising, what works, and what you should walk away from," he says.

DeepMind's 2018 performance at CASP13 startled many scientists in the field, which has long been the bastion of small academic groups. But its approach was broadly similar to those of other teams that were applying AI, says Jinbo Xu, a computational biologist at the University of Chicago, Illinois.

The first iteration of AlphaFold applied the AI method known as deep learning to structural and genetic data to predict the distance between pairs of amino acids in a protein. In a second step that does not invoke AI, AlphaFold uses this information to come up with a 'consensus' model of what the protein should look like, says John Jumper at DeepMind, who is leading the project.

The team tried to build on that approach but eventually hit the wall. So it changed tack, says Jumper, and developed an AI network that incorporated additional information about the physical and geometric constraints that determine how a protein folds. They also set it a more difficult, task: instead of predicting relationships between amino acids, the network predicts the final structure of a target protein sequence. "It's a more complex system by quite a bit," Jumper says.

Startling accuracy

CASP takes place over several months. Target proteins or portions of proteins called domains - about 100 in total - are released on a regular basis and teams have several weeks to submit their structure predictions. A team of independent scientists then assesses the predictions using metrics that gauge how similar a predicted protein is to the experimentally determined structure. The assessors don't know who is making a prediction.

AlphaFold's predictions arrived under the name 'group 427', but the startling accuracy of many of its entries made them stand out, says Lupas. "I had guessed it was AlphaFold. Most people had," he says.

Some predictions were better than others, but nearly two-thirds were comparable in quality to experimental structures. In some cases, says Moult, it was not clear whether the discrepancy between AlphaFold's predictions and the experimental result was a prediction error or an artefact of the experiment.

AlphaFold's predictions were poor matches to experimental structures determined by a technique called nuclear magnetic resonance spectroscopy, but this could be down to how the raw data is converted into a model, says Moult. The network also struggles to model individual structures in protein complexes, or groups, whereby interactions with other proteins distort their shapes.

Overall, teams predicted structures more accurately this year, compared with the last CASP, but much of the progress can be attributed to AlphaFold, says Moult. On protein targets considered to be moderately difficult, the best performances of other teams typically scored 75 on a 100-point scale of prediction accuracy, whereas AlphaFold scored around 90 on the same targets, says Moult.

About half of the teams mentioned 'deep learning' in the abstract summarizing their approach, Moult says, suggesting that AI is making a broad impact on the field. Most of these were from academic teams, but Microsoft and the Chinese technology company Tencent also entered CASP14.

Mohammed AlQuraishi, a computational biologist at Columbia University in New York City and a CASP participant, is eager to dig into the details of AlphaFold's performance at the contest, and learn more about how the system works when the DeepMind team presents its approach on 1 December. It's possible - but unlikely, he says - that an easier-than-usual crop of protein targets contributed to the performance. AlQuraishi's strong hunch is that AlphaFold will be transformational.

"I think it's fair to say this will be very disruptive to the protein-structure-prediction field. I suspect many will leave the field as the core problem has arguably been solved," he says. "It's a breakthrough of the first order, certainly one of the most significant scientific results of my lifetime."

Faster structures

An AlphaFold prediction helped to determine the structure of a bacterial protein that Lupas's lab has been trying to crack for years. Lupas's team had previously collected raw X-ray diffraction data, but transforming these Rorschach-like patterns into a structure requires some information about the shape of the protein. Tricks for getting this information, as well as other prediction tools, had failed. "The model from group 427 gave us our structure in half an hour, after we had spent a decade trying everything," Lupas says.

Demis Hassabis, DeepMind's co-founder and chief executive, says that the company plans to make AlphaFold useful so other scientists can employ it. (It previously published enough details about the first version of AlphaFold for other scientists to replicate the approach.) It can take AlphaFold days to come up with a predicted structure, which includes estimates on the reliability of different regions of the protein. "We're just starting to understand what biologists would want," adds Hassabis, who sees drug discovery and protein design as potential applications.

In early 2020, the company released predictions of the structures of a handful of SARS-CoV-2 proteins that hadn't yet been determined experimentally. DeepMind's predictions for a protein called Orf3a ended up being very similar to one later determined through cryo-EM, says Stephen Brohawn, a molecular neurobiologist at the University of California, Berkeley, whose team released the structure in June. "What they have been able to do is very impressive," he adds.

Real-world impact

AlphaFold is unlikely to shutter labs, such as Brohawn's, that use experimental methods to solve protein structures. But it could mean that lower-quality and easier-to-collect experimental data would be all that's needed to get a good structure. Some applications, such as the evolutionary analysis of proteins, are set to flourish because the tsunami of available genomic data might now be reliably translated into structures. "This is going to empower a new generation of molecular biologists to ask more advanced questions," says Lupas. "It's going to require more thinking and less pipetting."

"This is a problem that I was beginning to think would not get solved in my lifetime," says Janet Thornton, a structural biologist at the European Molecular Biology Laboratory-European Bioinformatics Institute in Hinxton, UK, and a past CASP assessor. She hopes the approach could help to illuminate the function of the thousands of unsolved proteins in the human genome, and make sense of disease-causing gene variations that differ between people.

AlphaFold's performance also marks a turning point for DeepMind. The company is best known for wielding AI to master games such Go, but its long-term goal is to develop programs capable of achieving broad, human-like intelligence. Tackling grand scientific challenges, such as protein-structure prediction, is one of the most important applications its AI can make, Hassabis says. "I do think it's the most significant thing we've done, in terms of real-world impact."

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'It will change everything': DeepMind's AI makes gigantic leap in solving protein structures

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An artificial intelligence (AI) network developed by Google AI offshoot DeepMind has made a gargantuan leap in solving one of biology's grandest challenges - determining a protein's 3D shape from its amino-acid sequence. DeepMind's program, called AlphaFold, outperformed around 100 other teams in a biennial protein-structure prediction challenge called CASP, short for Critical Assessment of Structure Prediction.

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Engenharia genética de plantas e a produção de alimentos

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Engenharia genética de plantas e a produção de alimentos

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Entenda como a Engenharia genética pode auxiliar na produção de plantas melhoradas de interesse na indústria de alimentos nessa palestra do TEDx Talks.
" Pamela Ronald estuda os genes que tornam as plantas mais resistentes a doenças e ao estresse. Numa palestra reveladora, ele fala sobre seus dez anos de pesquisa para ajudar a criar uma variedade de arroz capaz de sobreviver a inundações prolongadas. Ela mostra como o melhoramento genético de sementes salvou a produção de mamão havaiano em 1950 e defende que esta pode ser simplesmente a forma mais eficaz de aumentar a segurança alimentar da crescente população do nosso planeta."

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Pamela Ronald: The case for engineering our food

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Com o propósito de diminuir o aquecimento global a cervejaria australiana Young Henrys decidiu incorporar ao seu processo produtivo microalgas. A ideia é utilizar o metabolismo natural desses organismos fotossintéticos para assimilar a significativa quantidade de CO₂ gerada durante a fabricação da cerveja, além de reduzir a emissão desse gás para o meio ambiente elas possuem a vantagem de produzir O₂ no processo.
Mais informações e algumas outras referências sobre esse projeto estão disponíveis na matéria do Profissão Biotec.

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Uma cervejaria australiana chamada Young Henrys anunciou sua contribuição para a diminuição do aquecimento global. Como? Incorporando algas no processo de fabricação de seus produtos! E se você está se perguntando " que na produção de cervejas utilizam-se leveduras, eu já sabia. Mas algas? " Calma! Segue o texto!

Não é só a cintura que aumenta com o consumo elevado de cervejas...

Já explicamos aqui todo o processo de fabricação da cerveja. Mas, vamos relembrar: a cerveja é obtida por meio de um processo fermentativo. As leveduras utilizam o açúcar disponível no malte (que é o produto da germinação da cevada) para produzir energia. Como consequência do seu metabolismo, elas convertem a glicose em etanol (C ₂H ₅OH) e gás carbônico (CO ₂), conforme a equação abaixo:

As cervejas podem variar bastante em seus ingredientes e nas embalagens utilizadas, e de acordo com essas variações, a emissão de gás carbônico também flutua. Porém, de maneira geral, a natureza leva um total de três dias para absorver todo o carbono que é emitido na etapa da fermentação para a produção de seis unidades de cerveja, por meio do processo de fotossíntese (que consiste em utilizar o gás carbônico para a produção de glicose). Vale ressaltar, no entanto, que apesar desta etapa contribuir de forma significativa para a emissão de CO ₂, a embalagem é o componente da cerveja que mais gera impactos ambientais - para esse problema a melhor solução ainda é a reciclagem.

Contribuição de cada etapa da cadeia produtiva da cerveja na pegada de carbono. Fonte: Carlsberg Group.

O objetivo da cervejaria, que se uniu com o Grupo de Mudanças Climáticas da Universidade de Tecnologia de Sydney, é fazer da fabricação de cervejas um processo mais neutro em termos de emissão de carbono - ou seja, diminuir a sua pegada de carbono (que é a quantidade desse gás proveniente da produção, uso e fim da vida útil de um produto). A ideia é instalar um biorreator para o cultivo de algas e conectá-lo ao fermentador. À medida em que o CO é liberado no processo fermentativo, ele é transportado por meio de tubulações para o biorreator e assimilado pelas algas, que consomem esse CO.

Cerveja Verde: não só por ser mais ambientalmente amigável, mas literalmente! Cada mililitro de meio de cultivo no biorreator contém cerca de 5 milhões de células de microalgas deixando a solução com a coloração verde. Fonte: The Sydney Morning Herold.

Para testar a efetividade do sistema, a cervejaria realiza de maneira rotineira um teste utilizando dois biorreatores contendo a cultura de algas. O primeiro - o controle - contém CO ₂, oxigênio e as células das algas; o segundo, o teste, contém estes mesmos três componentes, porém o biorreator fica conectado a um tanque de fermentação, o que confere uma quantidade extra de CO. De acordo com Oscar McMahon, co-fundador da cervejaria e um dos líderes do projeto, ao final de cada dia, o biorreator teste contém consistentemente 50% a mais de algas. Este teste mostra a efetividade da absorção do aporte extra de CO ₂ pelas algas para o seu crescimento.

O porquê da ideia ter tanto potencial

"Alga" é um termo geral para um grupo bastante diverso de organismos fotossintéticos que vivem em ambientes marinhos, embora também possam ser encontradas em ambientes terrestres como solos úmidos, troncos e folhas. São seres vivos eucariontes que possuem cloroplasto e, portanto, capacidade de realizar a fotossíntese (reação bioquímica na qual o gás carbônico presente na atmosfera é fixado em moléculas orgânicas).

Diversos tipos de microalgas de água doce. Fonte: Wikimedia Commons (autor: Alexander Klepnev).

De maneira específica, as algas utilizadas no projeto da cervejaria são as microalgas, organismos unicelulares encontrados tanto em sistemas marinhos como em água doce, e que podem viver tanto individualmente como em cadeias ou em grupos. Para se ter uma ideia da importância desses micro-organismos para a vida na Terra, estima-se que eles são responsáveis pela produção de mais da metade de todo o oxigênio atmosférico!

É justamente na reação da fotossíntese que ocorre a absorção do gás carbônico oriundo da fermentação: por serem organismos autotróficos, as algas verdes são capazes de produzir os nutrientes necessários para o seu crescimento a partir do CO ₂, na presença da luz solar. A reação da fotossíntese está descrita abaixo:

Você percebeu que, ao passo em que na reação da fermentação o gás carbônico é o produto da reação, na reação de fotossíntese ele é o reagente e, portanto, é consumido? É por isso que acoplar o tanque de fermentação da cerveja ao biorreator é uma ideia promissora: as duas reações se "compensam", e o que é produzido em uma é consumido na outra.

Além da assimilação do gás carbônico, há uma segunda vantagem, que é a produção de gás oxigênio. O biorreator da Young Henrys, por exemplo, que tem 400 litros de capacidade e aproximadamente 2400 trilhões de células de algas, produz tanto oxigênio quanto um hectare de uma floresta australiana durante um ciclo do processo de fotossíntese!

O próximo passo do projeto é escalonar o processo, ou seja, aumentar a capacidade de produção do mesmo. Para isso, o time da cervejaria já está em contato com uma equipe de engenheiros e outros profissionais da área para tornar o projeto viável. Os cientistas estão confiantes de que tanto as micro-cervejarias quanto as cervejarias nacionais conseguirão facilmente se adaptar à estrutura necessária para a incorporação desta nova tecnologia.

E então, mais uma inovação da biotecnologia para tornar o mundo um lugar melhor! Essa merece até um brinde, não é mesmo?

Texto revisado por Jennifer Medrades e Bruna Lopes

Referências:
MindFood. Smart Thinker: Dr Alexandra Thomson, renowned marine ecologist. Disponível em < https://www.mindfood.com/article/smart-thinker-dr-alexandra-thomson-superstar-marine-ecologist/>.
Josh Bonifield por FoodTank. Australian Brewery Incorporates Algae into Beer Production. Disponível em < https://foodtank.com/news/2020/06/australian-brewery-incorporates-algae-into-beer-production/>.
Younghenrys. Young Henrys & UTS: The Algae Project. Disponível em < https://younghenrys.com/algae>.

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A cervejaria que está utilizando algas para diminuir a pegada de carbono de suas bebidas

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Uma cervejaria australiana chamada Young Henrys anunciou sua contribuição para a diminuição do aquecimento global. Como? Incorporando algas no processo de fabricação de seus produtos! E se você está se perguntando " que na produção de cervejas utilizam-se leveduras, eu já sabia. Mas algas? " Calma! Segue o texto!

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A deficiência nutricional é uma das principais problemáticas enfrentadas por países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, além de representar um desafio para a saúde pública global.
Nesse sentido, os alimentos biofortificados tem se mostrado uma eficiente alternativa para garantir a segurança alimentar.

O artigo de revisão abaixo mostra o progresso feito no aprimoramento nutricional de importantes culturas através de conhecimentos provenientes de diferentes áreas, como: Biotecnologia, Engenharia Metabólica, Engenharia Genética e Melhoramento Genético Vegetal.

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Todos nós sabemos o quanto a alimentação pode ser uma aliada positiva na nossa saúde! Em consonância com essa máxima,  a biotecnologia de alimentos tem empregado no mercado, alimentos ditos  nutracêuticos e funcionais. Dietas que já apresentem em seu cardápio alimentos que sirvam para  reduzir o risco de doenças ou até mesmo na prevenção e no tratamento de doenças, tem ganho grandes destaques. Por isso, vale a leitura da matéria do Profissão biotec na qual traz definições, exemplos e emprego desses alimentos.

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A busca por saúde e bem-estar tornou os alimentos funcionais tendência em todo o mundo. Esses alimentos, além de possuírem os efeitos nutricionais adequados, também oferecem algum benefício a uma ou mais funções do organismo, promovendo saúde e bem-estar e/ou reduzindo o risco de doenças, conforme define a FUFOSE*.(¹) Deve-se ressaltar que a denominação "funcional" restringe-se àqueles que reduzem o risco de doenças e se apresentam na forma de alimento comum, já alimentos denominados nutracêuticos são utilizados na prevenção e no tratamento de doenças, podendo incluir suplementos da dieta.(²)

Alimentos que contêm probióticos e prebióticos são funcionais. Probióticos são microrganismos vivos, resistentes ao ambiente gástrico, capazes de chegarem ao intestino e se desenvolverem. Os principais probióticos utilizados são os lactobacilos e as bifidobactérias. Os prebióticos consistem em fibras alimentares (carboidratos) não digeríveis pelo organismo, as quais, quando fermentadas pela microbiota gastrointestinal, provocam alterações benéficas em sua composição ou atividade. Por não serem digeridos nem absorvidos no intestino delgado, atuarão no cólon, promovendo o desenvolvimento de bifidobactérias próprias do organismo ( efeito bifidogênico).( 3) Produtos que combinam essas duas propriedades são denominados simbióticos. A imagem a seguir apresenta a interação dos probióticos e prebióticos com a microbiota intestinal, relativo a seus efeitos sobre a saúde.

Figura 01 - Interações dos probióticos e prebióticos com a microbiota intestinal, relativo a seus efeitos sobre a saúde. Adaptado de Saad (2006). As reações metabólicas de microrganismos endógenos estimulados e/ou microrganismos provenientes da dieta promoverão modificações tanto na composição quanto na atividade da flora intestinal. Essas modificações são responsáveis pelos efeitos benéficos sobre as funções locais e de outros sistemas do organismo.

As condições da microbiota intestinal e da alimentação têm sido relacionadas com diversas doenças, tais como o câncer, disfunções metabólicas - por exemplo, obesidade e diabetes - e até mesmo o mal de Parkinson. Assim, alimentos com propriedades prebióticas e/ou probióticas podem ser uma boa alternativa, contudo as consequências de seu uso para a saúde ainda são alvo de estudos, os quais apontam, além de benefícios, os possíveis riscos relacionados ao consumo desses alimentos.

Com relação aos benefícios proporcionados, Hill e colaboradores ( 4) sugerem uma possível distribuição de mecanismos e efeitos entre os probióticos, definindo aqueles que podem ser específicos para determinada linhagem ou espécie e aqueles disseminados entre os gêneros estudados (veja a Figura 02). É importante frisar que, p ara a constatação dos efeitos esperados, é necessário que a ingestão desses alimentos torne-se um hábito, seja feita em quantidades adequadas e associada a uma alimentação balanceada e hábitos de vida saudáveis.

Figura 02 - Possível distribuição de mecanismos entre probióticos. AGCCs: Ácidos graxos de cadeia curta. Adaptado de Hill (2015).

Alimentos probióticos e prebióticos podem ser consumidos como produtos naturais ou industrializados. Os prebióticos são encontrados em alimentos ricos em fibras (por exemplo: frutas, aveia, verduras e mel) ou em fontes modificadas. Os principais prebióticos utilizados e estudados são a inulina e os frutooligossacarídeos, polímeros que possuem as mesmas propriedades nutricionais, diferenciando-se apenas pelo grau de polimerização, sendo extraídos principalmente da chicória ( Cichorium intybus) e da alcachofra de Jerusalém ( Helianthus tuberosus).( 5)

Os probióticos, por sua vez, podem ser encontrados em alimentos de origem láctea (leite, iogurtes, leites fermentados e queijo) ou não-láctea, como derivados da soja. Dentre os alimentos probióticos, destaca-se o Yakult, desenvolvido em 1930, pelo Dr. Minoru Shirota no Japão. Shirota isolou e estudou os efeitos da bactéria Lactobacillus acidophilus Shirota , posteriormente denominada Lactobacillus casei Shirotae desenvolveu o leite fermentado que é comercializado até hoje.

O kefir é outro exemplo de alimento probiótico, sendo produzido a partir da fermentação de um substrato líquido (leite, água ou suco) pela adição de grãos de Kefir. Esses grãos consistem em uma complexa matriz de proteínas e carboidratos onde estão presentes diversas bactérias e leveduras. Além das bebidas, os grãos também podem ser utilizados para fabricação de queijos e outros produtos. A história do Kefir origina-se no Cáucaso, há séculos, e é relacionada tradicionalmente com a religião muçulmana, uma vez que os caucasianos afirmam ter recebido os grãos do profeta Maomé, que os teria recebido de Alá, e transmitem os grãos de geração em geração.( 6) Hoje, há comercialização dos grãos e já existem produtos industrializados, contudo é tradição a doação das colônias entre as pessoas, ato que tem um significado simbólico. No Brasil, a BioLogicus, empresa fundada em 2004 pelo Dr. Djalma Marques, desenvolve alimentos funcionais, dermocosméticos e produtos dermatológicos a base de Kefir. Nós entrevistamos o Dr. Djalma, confira!

Figura 03 - Exemplos de alimentos probióticos e prebióticos. Adaptado de: MR nutrição .

As pesquisas e o desenvolvimento na área têm sido realizados não apenas com produtos destinados à alimentação humana, mas também à alimentação animal. Rações para , e , por exemplo, são melhoradas a partir da implementação de fatores prebióticos e/ou probióticos. Considerando-se o potencial funcional desses alimentos e sua vasta aplicabilidade, a comunidade científica e os órgãos de regulamentação, em todo o mundo, têm se preocupado com o estabelecimento de normas e critérios que garantam sua segurança e a validação de seus benefícios à saúde. Assim, destaca-se o papel do biotecnologista desde a identificação de novas linhagens com potencial probiótico até o aperfeiçoamento, a validação e o controle de qualidade de prebióticos e probióticos, bem como na elaboração de novos alimentos e outros produtos com essas propriedades.

A Biotecnologia de Alimentos, portanto, é um campo vasto e em crescente expansão. No Brasil, existem cursos de pós-graduação que trabalham com essa linha, como o Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Bioquímico-Farmacêutica da FCF/USP , o qual conta, por exemplo, com a professora Susana Marta Isay Saad , que já depositou 7 patentes da área, em coautoria com seus orientandos. A Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa e Agropecuária) também tem desenvolvido alimentos funcionais, como o primeiro queijo probiótico de leite de cabra do Brasil e outros derivados. E se você possui bastante interesse na área e gostaria de ter seu próprio negócio, por que não empreender como o Dr. Djalma?!

*" European Commission Concerted Action on Functional Food Science in Europe" ( Comissão Europeia acção concertada em Ciência dos Alimentos Funcionais na Europa)
REFERÊNCIAS

1. KOMATSU, Tiemy Rosana et al. Inovação, persistência e criatividade superando barreiras no desenvolvimento de alimentos probióticos. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas/Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences, v. 44, n. 3, p. 329-347, 2008.

2. MORAES, Fernanda P.; COLLA, Luciane M. Alimentos funcionais e nutracêuticos: definições, legislação e benefícios à saúde. Revista Eletrônica de Farmácia, v. 3, n. 2, p. 109-122, 2006.

3. HILL, Colin et al. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, v. 11, n. 8, p. 506-514, 2014.

4. SAAD, Susana Marta Isay. Probiotics and prebiotics: the state of the art. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v. 42, n. 1, p. 1-16, 2006.

5. KEFIR DO RECÔNCAVO (Org.). Origem do Kefir. Disponível em: <http://www2.ufrb.edu.br/kefirdoreconcavo/>. Acesso em: 03 dez. 2016.

6. REVISTA FOOD INGREDIENTS BRASIL: Probióticos e Prebióticos. São Paulo: Editora Insumos Ltda, v. 01, jan. 2008. Disponível em: <http://www.revista-fi.com/materias/47.pdf>. Acesso em: 01 dez. 2016.

GOSTOU DO TEMA?! ENTÃO VALE A PENA CONFERIR:

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Inovação em Biotecnologia de Alimentos: Microbiota, Alimentação e Saúde

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O Profissão Biotec é um coletivo de pessoas com um só propósito: apresentar o profissional de biotecnologia ao mundo. Somos formados por profissionais e estudantes voluntários atuantes nos diferentes ramos da biotecnologia em todos os cantos do Brasil e até mesmo espalhados pelo mundo.

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A busca por alimentos mais saudáveis e naturais é uma tendência mundial, assim como o desenvolvimento sustentável e as chamadas tecnologias “Eco-Friendly”. Nesse contexto, a produção de aromas e sabores desses alimentos vem se modificando para encontrar seu espaço nessa nova forma de mercado. A produção desses aditivos por meio de microrganismos, através de rotas biossintéticas, já é uma realidade, evidenciando o potencial que a biotecnologia possui no setor alimentício.

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The food industry is under pressure to create products that don't just taste great, but that are also good for our health and for the environment. Biotechnology is emerging as a solution to enjoy the flavors we love without damaging our bodies or nature.
We've been adding flavor to our food since ancient times. Throughout history, spices have been a form of currency due to their value. Today they are more of a commodity, but many of us would find it difficult to live without tasting the flavors of our favorite foods and drinks.

Flavorings were traditionally produced by extracting molecules from plants. Today, many of them are produced using chemical engineering. Take vanillin, the molecule that gives vanilla its characteristic flavor. You will almost certainly have eaten it at some point in ice cream, chocolate, cakes, or soda drinks. Most of the vanillin used today is produced in a petrochemical process, with coming from the actual vanilla plant.

In recent years, a third alternative has infiltrated the flavoring market: biotechnology. Most of the companies in this field are using yeast or bacteria to produce flavoring compounds through fermentation. The biotech industry is taking over the flavoring market thanks to the advantages it offers compared to traditional methods.

Healthier sweeteners

One of the most in-demand products in the flavor industry is sugar. But excessive sugar consumption is now being blamed for causing diabetes, obesity, and heart disease at an epidemic level. Everyone is looking for alternatives. Biotechnology is already tapping into this market - the Swiss company Evolva developed a method to produce the sweetener stevia through fermentation. The product is nowadays sold by global food provider Cargill.

However, a big challenge remains for replacing sugar with healthier alternatives. " The food industry wants to replace sugar across almost all food and drink categories. It's been very successful in doing that from drinks. Pepsi Max is now 26 years old - that was one of the first sugar-free soft drinks on the market. Twenty-six years later, the problem has still not been solved for solid food," Tom Simmons, CEO of Stem, told me.

To overcome this issue, the company is focusing on natural compounds that have a chemical structure more similar to that of the sugar we extract from sugar beet or sugar cane. Stem is first aiming to enter the baking market, in products such as cookies and biscuits. The ultimate goal is to enter all sorts of food markets at a price that is competitive with sugar.

" As much as the food industry wants to be healthy it really is driven by economics. To hit mainstream markets you need to have low prices," said Simmons. As the company scales up production from kilograms to tons, he expects to be able to achieve competitive pricing in a 5-year timeframe. In the meantime, they will focus on markets that are willing to pay a premium for healthier alternatives.

Consistent supply

When compared to the traditional extraction of flavor molecules from plants, biotechnology can provide a valuable advantage: consistency. Seasonal changes make the amount, quality, and price of raw material fluctuate wildly throughout the year.

"We've seen cases, for instance with vanilla, in which significant weather changes affect the whole harvest and you cannot buy the ingredients. Suddenly you cannot make natural ice cream vanilla flavor," said Martin Plambech, CEO of Biosyntia, a Danish company working on improving the production of chemicals using industrial biotechnology. " Biotechnology is an alternative way of delivering a more natural solution, but significantly more stable from the supply perspective and price perspective."

"The most important advantage is that it's not harvest-dependent. You can normally only buy valencene once or twice per year. The flavor depends on how much sun it's got and how much rain it's got," he explained. "We've been producing the same flavor for more than 10 years. It's very stable, always smelling and tasting the same, and we can always produce as much as we want."

This technology gets around disruptions in harvesting caused by droughts and crop diseases. Janssen pointed out that last year greening disease spread across Florida, lowering the production of oranges from 250 million to around 70 million boxes per year. " We have a very good alternative for these products. Our price is the same, but our advantage is bigger."

Isobionics has been selling its fermented valencene since 2010 and developing processes to produce three to four new natural flavors every year. Janssen has seen that demand is there and that the market for the biotech alternative is growing, very fast.

Better for the environment

When compared to traditional sources, biotechnology offers an alternative to produce flavors and smells that can reduce the harm to the environment. Even natural sources can have a big negative impact on the environment. Vanilla has become notorious for the deforestation it is causing in Madagascar, and the processing of the beans creates toxic wastewater.

When growing oranges, a lot of water is needed, and it usually has to be transported as they are often grown in places with more arid climates, such as Spain or Israel. The fruit then has to be transported, cut, peeled, and distilled to take out the molecule that gives them flavor.

It's the same situation for most natural flavorings. "You would need to harvest more than a hectare of raspberries to produce one gram of their aroma. You'd need a damn lot of raspberries, which are way better to eat than to produce aroma," said Nicolai Assenmacher, Sales and Project Manager at Phytowelt GreenTechnologies. This biotech company uses fermentation to produce R-alpha-lonon, the major compound behind the flavor and smell of raspberry.

Like Isobionics, Phytowelt uses sugar for fermentation, but the company is looking into the possibility of using wood extracts as the raw material to make the process more sustainable. " We try to get more into the circular bioeconomy and use renewable feedstock to produce a product that is independent of oil," Assenmacher told me.

Although their raspberry aroma is sold at a higher price, its quality is greater than those produced synthetically. The petrochemical processes also yield other molecules that, though chemically similar to R-alpha-lonon, don't contribute any flavor and can be toxic in larger amounts.

Overall, the reduction of the impact on the environment can be significant. " More and more people are interested in the sustainability perspective. With the processes that we look at, we look at the life cycle assessment and we have estimated that we have more than 90% lower chemical waste and 80% less CO2 emissions. We know for a fact that there's a significant sustainability benefit," said Plambech.

Biotechnology on your plate

As the demand for healthier, greener, and overall better alternatives for putting flavor on our plates grows, biotechnology will be more and more present in the food we eat. One of the key barriers to becoming mainstream is pricing. Many chemical methods have been optimized to produce flavor molecules that are in high demand at extremely low costs. In contrast, developing biotechnological alternatives from scratch requires a significant investment.

"First, we'll probably see biotech solutions for the most expensive flavors where there's a challenge with the chemical supply. Then, I think biotech will evolve to become better and better. You will see biotech rapidly going to lower and lower prices," said Plambech. "But it's not going to happen overnight."

His company, Biosyntia, is actively tackling this problem with a technology to identify strains of bacteria that are optimal to produce a specific compound. As Plambech puts it, while others look for a needle in a haystack, their method is like burning down the haystack to find the needle. With technologies like this, biotech is getting closer to taking over the flavor industry.

"We will be delivering products that are better for the body and available at the same cost as the chemical version. On top of that, we save the environment from tons of carbon dioxide and chemical waste. It's just better on all fronts," added Plambech.
This article was originally published in March 2019 and has since been updated. Cover image by Elena Resko, images from Shutterstock.

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How the Biotech Industry is Making Flavors Healthier and Eco-Friendly

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The food industry is under pressure to create products that don't just taste great, but that are also good for our health and for the environment. Biotechnology is emerging as a solution to enjoy the flavors we love without damaging our bodies or nature. We've been adding flavor to our food since ancient times.

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Bioeconomia: conceitos e potencialidades 

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Bioeconomia: conceitos e potencialidades 

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Segundo as Nações Unidas, a população mundial deve alcançar 8,5 bilhões de habitantes até 2030. Esse aumento populacional, seguido de uma elevação no consumo de alimentos que vem provocando demandas sem precedentes, lançou um desafio primordial: solucionar a desnutrição e a escassez de alimento que atinge mais de um milhão de pessoas em todo o mundo. Juntamente a esse dilema, a crescente urbanização e a utilização exagerada dos recursos naturais requerem a busca de uma mudança de paradigma para o desenvolvimento mundial. O material abaixo publicado pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social, BNDES, ilustra como o desenvolvimento de uma bioeconomia pode se mostrar como uma alternativa para atenuar esses problemas. São apresentados os potenciais que a bioeconomia possui no cenário mundial e brasileiro, além de conceitos importantes para quem busca se aprofundar no assunto.

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A crescente tendência mundial por produtos e processos mais sustentáveis abriu espaço para o desenvolvimento da Biotecnologia em diversos setores.
Nesse contexto, a biofabricação tem sido apontada como a Quarta Revolução Industrial ao empregar células vivas para geração de produtos que não causem danos socioambientais.
Em apresentação feita para o TED Talk, a estilista Suzanne Lee compartilha alguns dos desenvolvimentos realizados nesse campo e as vantagens propiciadas por essas tecnologias eco-friendly.

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Why "biofabrication" is the next industrial revolution | Suzanne Lee

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Biotecnologia Marinha: estado da arte no Brasil e no mundo

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Biotecnologia Marinha: estado da arte no Brasil e no mundo

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O Brasil é detentor de uma área marítima de aproximadamente 3,5 milhões de Km ². Também conhecida como Amazônia Azul, esse território abriga uma biodiversidade exclusiva e representa uma fonte potencial para a descoberta de novas moléculas e produtos biotecnológicos.

Pensando nisso, trouxe hoje um livro publicado em 2010 pelo Ministério da Saúde em parceria com o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e a Organização Pan-Americana da Saúde (OPAS).

Apesar de antigo o livro aborda importantes aspectos dessa área (como campos de atuação e principais centros de pesquisas existentes no Brasil e no mundo), além de abrir espaço para reflexão sobre os avanços feitos nesse âmbito em comparação com o que já era realidade anos atrás. Portanto, é um bom ponto de partida para quem quer conhecer e se aprofundar mais nesse campo de estudo.

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Caracterização do estado da arte em biotecnologia marinha no Brasil

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Biotecnologia como Plano Setorial para os Recursos do Mar

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Biotecnologia como Plano Setorial para os Recursos do Mar

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A Biotecnologia Marinha é uma das prioridades da  Comissão Interministerial para os Recursos do Mar (CIRM). Com isso, foi criado um programa (Ação BiotecMarinha) de incentivo e apoio ao desenvolvimento de pesquisas voltas para o setor. Entenda o que é biotecnologia marinha e como  esse programa tem favorecido o desenvolvimento da Biotecnologia Marinha.

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AÇÃO BIOTECMARINHA

Os recursos marinhos do Atlântico Sul e Tropical são de interesse estratégico para o País, assim como o conhecimento para sua conservação e utilização sustentável. O Brasilpossui papel protagonista na ciência no Atlântico Sul e vemapoiando a pesquisa investigativa de princípios ativos obtidos de organismos presentes, tanto na Zona Costeira, quanto no Oceano Atlântico Sul e Tropical, bem como em águas internacionais.

O potencial biotecnológico da biodiversidade marinha é uma das ações prioritárias em desenvolvimento no âmbito da CIRM, conforme estabelecido no Plano Setorial para os Recursos do Mar (PSRM). Com esse propósito, em 14 de setembro de 2005, o Comandante da Marinha e Coordenador da CIRM criou o Comitê Executivo BIOMAR, por meio da Portaria nº 230/MB.

A Ação, coordenada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), tem como propósito promover e fomentar o estudo e a exploração sustentável do potencial biotecnológico da biodiversidade marinha existente nas ÁguasJurisdicionaisBrasileiras e em outras áreas de interesse nacional, visando o desenvolvimento científico, tecnológico e econômico do País.

As quatro redes de pesquisa em biotecnologia marinha, selecionadas no Edital nº 63/2013, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)/MCTI, estruturaram, com o apoio do MCTI, a Rede Nacional de Pesquisa em Biotecnologia Marinha e investigam potenciais usos de bioativos obtidos de organismos marinhos presentes na ZC e no Oceano Atlântico Sul e Tropical, bem como em águas internacionais de interesse nacional, contribuindo para a formação de recursos humanos e a produção de conhecimentos científicos, tecnológicos e de inovação, que promovam o desenvolvimento social e econômico sustentável.

Atualmente, grupos nacionais estão investigando substâncias isoladas de algas, fungos e invertebrados marinhos e seu potencial biotecnológico. Apesar dos esforços empreendidos pelos pesquisadores e do recente incremento da produção científica, é necessário avançar com a implementação do conhecimento científico disponível e o desenvolvimento de produtos inovadores. Tais resultados apontam para a necessidade de ação articulada entre a comunidade científica e os órgãos governamentais, em conjunto com o setor produtivo, para estimular e promover a educação, a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico associado à biodiversidade marinha.

O recente processo de reconhecimento geológico e ambiental de feições proeminentes do assoalho oceânico do Atlântico Sul, como, por exemplo, a Elevação do Rio Grande, releva, além do potencial econômico decorrente da presença de depósitos minerais, o potencial de desenvolvimento tecnológico associado à biodiversidade marinha de mar profundo, ambiente extremo no qual a prospecção de organismos e moléculas com potencial aplicação biotecnológica representa hoje um enorme avanço na fronteira do conhecimento. A importância desses recursos biológicos encontrados em áreas além da jurisdição também é ressaltada por decisão da Assembleia Geral da ONU de implementar negociações de um acordo vinculante, no âmbito da CNUDM, para tratar, entre outros aspectos, do uso sustentável da biodiversidade e dos seus recursos genéticos que se encontram além das jurisdições nacionais.

Biotecnologia Marinha e o X PSRM

Desde 2005, a área de Biotecnologia Marinha tem sido apoiada pela Ação do PSRM - Biotecnologia Marinha (BIOMAR), por meioda promoção de debates com a comunidade científica, da criação e fomento de redes de conhecimento,do estudo sobre o estado da arte e da promoção de chamadas públicas para o financiamento de projetos de desenvolvimento biotecnológico. Dessa forma, a ação agrega oportunidades de parcerias interministeriais e público-privadas, para o desenvolvimento de pesquisas científicas, tecnológicas e inovadoras, relacionadas às potenciais aplicações biotecnológicas dos organismos marinhos. Neste X PSRM, de modo a tornar a sigla da Ação mais alinhada com seu principal escopo, ligado ao fomento do desenvolvimento da Biotecnologia Marinha, a sigla BIOTECMARINHAfoi adotada, trazendo maior identidade à Ação.

O Brasil está comprometido com os ODS e engajado no processo de implementação da Década da Ciência Oceânica para o Desenvolvimento Sustentável. O Programa Ciência no Mar é um conjunto de iniciativas do MCTI de gestão da ciência brasileira em águas oceânicas, com duração prevista até 2030. Atualmente, existem seis linhas temáticas: gestão de riscos e desastres; mar profundo; Zona Costeira e Plataforma Continental; circulação oceânica, interação oceano-atmosfera e variabilidade climática; tecnologia e infraestrutura para pesquisas oceanográficas; e biodiversidade marinha. De modo alinhado ao Plano de Ação em Ciência, Tecnologia e Inovação para os Oceanos, ao ODS 14 e à Década da Ciência Oceânica, o Programa busca produzir e aplicar o conhecimento científico e tecnológico para atingir benefícios sociais, econômicos e ambientais.

Conforme as prioridades estabelecidas pelo MCTI referentes a projetos de pesquisa e de desenvolvimento de tecnologias e inovações, para o período de 2020 a 2023, destacam-se as seguintes áreas: estratégicas; habilitadoras; de produção; para desenvolvimento sustentável; e para qualidade de vida. Neste escopo, todas as áreas tecnológicas estão inseridas na temática da Biotecnologia Marinha. Além disso, sendo um dos objetivos do Ministério promover o alinhamento institucional de todos os órgãos que integram a sua estrutura organizacional, com intuito de obter sinergia entre eles para melhorar a alocação de recursos orçamentários e financeiros, humanos, de logística e de infraestrutura, a Ação BIOTECMARINHA está alinhada com a proposta de trabalho da CIRM e com a implementação do X PSRM.

OBJETIVO

Promover e fomentar o estudo e a exploração sustentável do potencial biotecnológico da biodiversidade marinha existente nas AJB e em outras áreas de interesse nacional, visando ao desenvolvimento científico, tecnológico e econômico do País.

METAS

a) construir e manter, no Portal do Programa Ciência no Mar do MCTI, informações sobre o BIOTECMARINHA;

b) promover a publicação de material didático, informativo e científico sobre a biotecnologia marinha no Brasil, mostrando o potencial e o sucesso dessa área de pesquisa no País;

c) consolidar e ampliar redes de pesquisa multidisciplinares sobre o potencial biotecnológico da biodiversidade marinha (ODS 14.a);

d) promover a interação entre pesquisadores de diversas áreas do conhecimento, com o intuito de obter um maior número de talentos no setor de biotecnologia marinha (ODS14.a);

e) promover eventos em biotecnologia marinha, procurando o apoio de órgãos de fomento, de instituições de ensino superior e de entidades civis; e

f) Promover parcerias nacionais, internacionais e com setor privado para fomento e financiamento de pesquisas.

AFERIÇÃO

UNIDADE DE MEDIDA

REFERÊNCIA

Tema BIOTECMARINHA criado no portal do Programa Ciência no Mar do MCTI.

Fonte: MCTI

UN

2019

0

Total da produção científica brasileira indexada em biotecnologia marinha em número de artigos.

Fonte: MCTI

UN Documentos (Antigos)

2019

42

Produtos

a) Ações de divulgação científica sobre biotecnologia marinha; e

b) projetos integrados de pesquisa executados, com múltiplas fontes de financiamento, ampliando o conhecimento sobre o potencial biotecnológico marinho.

Coordenação e gestão orçamentária

Ao MCTI, coordenador do BIOTECMARINHA, compete subsidiar a ação orçamentária do PLOA ligada a esta atividade. Os recursos necessários para executar a ação poderão ser complementados pelas demais instituições envolvidas, por emendas parlamentares, suplementados com a colaboração de agências de fomento à pesquisa e parcerias nacionais e internacionais.

CONTEXTO

O ambiente marinho representa aproximadamente 70% da superfície do planeta e abriga cerca de metade da biodiversidade global, mas poucas espécies são exploradas ou usadas com propósitos biotecnológicos.

Nos ecossistemas marinhos são encontradas formas diversas de vida que constituem recursos importantes para o desenvolvimento de uma ampla variedade de aplicações. Organismos marinhos como esponjas, tunicados, briozoários, corais, macroalgas e microrganismos, produzem pequenas moléculas (metabólitos secundários) estruturalmente únicas que atraem, há décadas, a atenção da comunidade científica, principalmente por exibirem propriedades farmacológicas e anti-incrustantes.

Apesar dos esforços empreendidos nos últimos 40 anos, poucos fármacos estão disponíveis para tratamento humano, e não existe qualquer composto anti-incrustante comercial de origem marinha, principalmente devido à limitação no suprimento de matéria prima. Os organismos marinhos produzem ínfimas quantidades de metabólitos secundários. Assim, para que a exploração deste enorme potencial se torne realidade os estudos devem levar em consideração a necessidade de múltiplas abordagens e não somente a busca por moléculas ativas (aspecto este amplamente conhecido em muitos países), mas formas sustentáveis de obtê-las, como o cultivo de micro- ou macro-organismos que as produzem (ou mesmo tecidos deles), a síntese química, a química combinatória, a genética recombinante, a criação de biblioteca de moléculas bioativas estruturalmente semelhantes, o isolamento de genes produtores de metabólitos bioativos para produção de plasmídeos, dentre outros.

O mar sob jurisdição nacional e a "área" adjacente possuem uma grande variedade de organismos marinhos produtores de metabólitos secundários ou mesmo macromoléculas de interesse biotecnológico. Esta biodiversidade oferece oportunidades inexploradas para a descoberta de novos genes, enzimas e processos fundamentais no contexto da bioprospecção.

Os ecossistemas marinhos proporcionam condições ambientais únicas para contribuir com o suprimento sustentável de alimentos, energia, biomateriais e para a saúde humana e ambiental. Nesse sentido, a Biotecnologia Marinha é de importância essencial na obtenção desses benefícios.

Historicamente, o uso dos recursos do mar relaciona-se às atividades pesqueiras e de exploração de óleo e gás, à maricultura, ao turismo e ao lazer. Há, no entanto, outros usos potenciais ainda pouco explorados, como a prospecção mineral em águas profundas e a utilização racional do potencial biotecnológico da biodiversidade marinha. Os métodos ou formas de localizar, avaliar e explorar, sistemática e legalmente, a biodiversidade existente em fundos marinhos, tendo como principal finalidade a busca de recursos genéticos, bioquímicos e químicos para fins industriais, começam a ser uma realidade em vários locais do mundo.

A biotecnologia marinha gera produtos tecnológicos a partir da diversidade de organismos marinhos e de suas adaptações estratégicas às condições extremas do oceano e apresenta-se, por sua vez, como fonte promissora de bioprodutos e processos, podendo solucionar questões em áreas como saúde, segurança alimentar, cosmética, agricultura, controle de poluição, clima e indústria, entre outras.

LINKS ÚTEIS

- Ciências do Mar Brasil: www.cdmb.furg.br

- Rede Nacional em Biotecnologia de Macroalgas - Redealgas: redealgas.ibict.br

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Os recursos marinhos do Atlântico Sul e Tropical são de interesse estratégico para o País, assim como o conhecimento para sua conservação e utilização sustentável. O Brasilpossui papel protagonista na ciência no Atlântico Sul e vemapoiando a pesquisa investigativa de princípios ativos obtidos de organismos presentes, tanto na Zona Costeira, quanto no Oceano Atlântico Sul e Tropical, bem como em águas internacionais.

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Como a técnica Crispr pode revolucionar nossa alimentação?

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Como a técnica Crispr pode revolucionar nossa alimentação?

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Cientistas agrícolas têm melhorado plantas por meio da biotecnologia há mais de 25 anos, transferindo genes de um organismo para outro. Esses OGMs permitiram que os agricultores melhorassem suas produções e gerassem produtos mais rentáveis. Mas novas ferramentas de edição de genes, como o Crispr, têm alcançado os mesmos efeitos de forma mais simples, barata e rápida.

Esses alimentos geneticamente editados buscam superar desafios agrícolas e suprir demandas dos consumidores, como a criação de alimentos com teores mais baixos de gordura ou mais saborosos. Contudo, ainda existe um enorme embate quanto ao estabelecimento desses alimentos no mercado, em relação a questões regulamentares e instabilidade da resposta pública a esses produtos geneticamente editados. Esse artigo publicado pela National Geographic  mostra como  essas tecnologias vêm sendo inseridas na agricultura e apresenta perspectivas para o futuro da criação de alimentos.

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Tucked into a suburban Long Island neighborhood, a 12-acre plot may be growing the future.

Under a blistering July sun, Zachary Lippman bends over a row of foot-high plum tomato plants to reveal budding yellow flowers that will each produce a tomato and ripen over the summer. Out here, on the grounds of a former dairy farm, it has all the appearance of age-old tradition.

But inside a nearby lab, Lippman advanced the selective breeding process with a little nip and tuck of the plant's own DNA, and now the "edited" plant is about to bear fruit in the field.

"There's a long way to go, but what we have able to do in the last four or five years is unbelievable," says Lippman, a professor of genetics at Cold Spring Harbor Laboratory. "It's science fiction."

He created the plants using gene editing, a technology-based on a natural process -that allows researchers to cut out certain bits of DNA in order to control traits. The cell's genetic structure then repairs itself automatically, minus the targeted gene. His tomatoes are now programmed to produce double the number of branches and, as a result, twice the tomatoes.

The Promise of Gene Editing

In medicine, gene editing could potentially cure inherited diseases, such as some forms of heart disease and cancer and a rare disorder that causes vision loss. In agriculture, the technique can create plants that not only produce higher yields, like Lippman's tomatoes, but also ones that are more nutritious and more impervious to drought and pests, traits that may help crops endure more extreme weather patterns predicted in the coming years.

Today hundreds of research and development labs are at work testing the potential of Crispr -the technique's acronym-to solve a range of food-related concerns for both consumers and growers: reduced-gluten wheat that could be tolerated by those with sensitivities, a mushroom that doesn't brown when bruised or cut, soybeans lower in unhealthy fats, and even protecting the global chocolate supply-candymaker Mars is behind an effort to bolster cacao's ability to fight off a virus that's devastating the crop in West Africa.

The first of these new gene-edited crops-canola-went on the market this year, with more coming in 2019. U.S. federal regulators say that because these plants do not contain foreign DNA-that is, DNA from viruses or bacteria, both used to create the first genetically-modified organisms, or GMOs-they don't need the strict regulation and years of testing required for GMOs. On July 25, however, the European Union's high court ruled for regulating gene-edited plants the same as GMOs.

Agricultural scientists have been improving plants through biotechnology for 25 years by transferring genes from one plant (or bacteria) species into another. These GMOs have allowed farmers to spray more herbicides without damaging their crops, or to create disease-resistant papayas in Hawaii, for example.

Even though science has not shown any human health effects of eating GMOs, they have been the target of consumer boycotts and tough government regulations throughout Europe and some U.S. states, spurred by distrust of the big corporations that create GMOs and the ramifications of mixing genes from two species.

But newer gene-editing tools such as Crispr (and there are others) achieve the same effects without transferring new genes from one organism to another. Gene editing is also simpler, cheaper, and faster than creating GMOs.

Because gene editing is relatively easy for those with proper training and basic lab facilities and not tightly controlled by a few companies, some experts say that it might allow developing nations to grow drought-free corn or nutrient-fortified vegetables without buying expensive seeds from large multinational firms. It's also faster than growers methodically crossing generations of plant species to eventually get the desired trait-Crispr shaves years from that process.

'An Ace Up Your Sleeve'

"This is about finding more efficient ways to improve crop productivity," says Lippman, 45, who has been at the forefront of gene-editing research for the past decade.

For generations, commercial tomato breeders preferred fewer rather than too many branches, because the plant would fall under the weight of fruit or be unable to convert those extra flowers into fruits, compromising yields. "We had to find the sweet spot," he says.

After years of studying different genes, researchers were able to fine-tune branching by lowering the activity of certain genes, as well as making tomatoes easier to pick by ensuring that the green cap stays attached to the plant rather than the fruit.

"We are still working with everything that nature has provided. With traditional breeding, whatever traits nature has kicked out of the DNA, that's the hand you have been played," Lippman says. "With gene editing, now you are playing poker with aces up your sleeve."

'It's Like Speeding on the Highway'

Still, not everyone is convinced that gene editing is an improvement over traditional breeding methods. Gene editing makes permanent changes in a plant's genome that are passed on through seeds. Others say Crispr practitioners benefit from biotechnology regulations that haven't kept pace with developments.

"This is the new kind of genetic engineering, whether you call it transgenic [GMO] or not," says Jaydee Hanson, an analyst at the Center for Food Safety, a Washington, D.C.-based advocacy group. "It should be adequately regulated. We're not saying it should be stopped-we should know what has been done."

Yet proposed federal labeling rules exclude foods that use Crispr and other gene-editing techniques from those requirements since the mutations haven't introduced bits of the so-called foreign DNA.

Experts in the field suggest that the ultimate success of gene editing will not be decided by scientists, entrepreneurs, or activists, but by shoppers and farmers.

One researcher says he could produce a tastier tomato through gene editing by increasing flavor-enhancing lycopene, but he's holding back.

"I don't want to be the first, but I'd like to be the second," says Harry Klee of the University of Florida. "It's like speeding on the highway."

Klee has a good market for his seeds of traditionally cross-bred tomato varieties; he's hesitant to introduce Crispr-edited ones because of the wild card of public reception.

Evolving With the Times

A few miles outside Clark, South Dakota, Jason McHenry and his father run a 1,500-acre farm, growing wheat, corn, soybeans, and livestock. About 20 years ago, the McHenrys planted genetically-modified corn and soybeans that resist pests like nematode worms and weeds, allowing them to use fewer chemicals.

"It simplified life and helped us get ahead of the weeds," says McHenry, 33, a third-generation farmer. It also saved the operation money and boosted production.

At the same time, he realizes that some consumers avoid GMOs, including his two sisters, who are raising families in the area. Soybeans have also been under pressure because soybean-based cooking oil is high in the trans fats that raise cholesterol levels and can contribute to heart disease. The FDA required food companies to remove them completely by June 2018.

But last year, at a meeting of South Dakota soybean producers, McHenry heard about a new kind of soybean plant that produces a healthier oil, high in oleic acid, found in olive oil and avocados.

The plant was created using Talen, another form of gene editing developed at the University of Minnesota and licensed by start-up biotech firm Calyxt. The soybean had changes in two genes involved in fatty-acid synthesis; the resulting oil has no trans fats and is suitable for cooking, frying, and baking.

McHenry and his father decided to plant 80 acres. "If we are going to make a healthier U.S., it has to start with us," McHenry says. "My sisters lit up and said 'this is what we need to do.'"

McHenry is now on his second crop. Calyxt provides the seeds and then buys back the soybeans after harvest. The company crushes them to extract the oil, while leftover "mush" gets fed to cows and pigs.

Market demand is also important to farmers like McHenry. "We started with one field and are just going to see how it works," he says. "There's no sense producing something if people don't want it."

Calyxt CEO Federico Tripodi says commercial food companies are evaluating the oil for cooking and as an ingredient in baked goods, nut butters, and vegetarian meat replacements. He hopes to have a buyer soon.

"In the U.S. there is widespread public distrust of GMOs," Tripodi says. "In part this is due to a perception that these products are unnatural and developed for the benefit of large corporations, not consumers. At the same time, there are growing numbers of consumers with health-related fears, such as diabetes, obesity, and food allergies that directly impact their food choices." In addition to its reduced-fat product, Calyxt is also developing a high-fiber, reduced-gluten wheat.

Exporting Knowledge

Plant geneticists are also hoping to bring gene editing to farmers in the developing world who lack resources and high-tech tools.

Samuel Acheampong grew up in a village outside Cape Coast, Ghana, where sweet potatoes are a staple. A graduate student at North Carolina State University, Acheampong is developing a bigger sweet potato using the Crispr technique.

Inside his laboratory at the sprawling campus in Raleigh, North Carolina, Acheampong explained how he mapped the genome of the American-bred variety of sweet potato he's using in order to identify the location of a set of genes, called CWII, that regulate the flow of sugar from photosynthesis in the leaves to the roots and tubers.

By removing these inhibitors using Crispr, the plant can send more sugar to the roots. This extra sugar, he projects, will produce bigger sweet potatoes, his first goal.

While the molecular scissor-like Crispr process is fairly straightforward, identifying and sequencing the genes and analyzing their function can take several years, Acheampong says.

He's started growing a few tiny sweet potato cells. The next step is performing the gene edit on the cells, turning the cells into plants, and then getting them big enough for the greenhouse and eventually field trials.

Acheampong is spending the summer collecting DNA samples from Ghana's 50 sweet potato varieties. Once back to the lab, he'll sequence their genomes to locate the CWII gene. In future experiments, he'll use Crispr to shore up the plant's resistance to several destructive viruses in Africa, along with boosting beta-carotene. Beta-carotene is a precursor for Vitamin A, which is needed to maintain the body's immune system, particularly in pregnant women, children, and those who are HIV-positive.

"Vitamin A deficiency is a problem in Ghana. So you want to help to address this by improving the beta-carotene," says Acheampong. "We can do this in two or three years. Whatever I learn here I'm taking back to Ghana."

'Crispr has been democratized'

Fed by researchers like Acheampong, gene-editing technology is spreading rapidly from the U.S. and Europe to the developing world. One way to measure the rise of Crispr and other forms of gene-editing is by scientific publication.

From two dozen journal articles in all of 2008, Crispr-related scientific-paper submissions (for all applications, not just agri-food) now number 10 per day, and will shortly reach 10,000 total, according to Rodolphe Barrangou, a pioneer in the field and one of the discoverers of how bacteria use Crispr to fend off invading viruses. That finding led to applications in gene editing.

"Crispr has been democratized," says Barrangou, who is editor in chief of the newly-established Crispr Journal and also oversees a multidisciplinary Crispr lab at NC State. "With 100,000 labs and 10 people per lab, we now may have over a million geneticists working with this technology."

Barrangou started his career as a food scientist at DuPont. After he helped establish how Crispr works in nature in 2007, he used it to problem-solve in commercial yogurt and cheese starter cultures, where fermenting strains frequently get attacked by viruses. Today he and his lab are working to develop new probiotics that promote intestinal health.

Barrangou is naturally bullish on Crispr and its potential to both cure disease and help feed the world. Finding new ways to boost food production is essential, especially as climate change makes weather, water, and soil conditions more unpredictable. He's also realistic that there are still a few bottlenecks to overcome.

"Academics are not going to feed the world," says Barrangou in his campus office. "They are going to enable, with their scientific knowledge, people who can enable the world to feed itself. It's the farmers who grow most of our foods, not the academics, and the farmers will get their seeds from seed companies."

Slowly but surely, seed companies are tapping Crispr gene-editing for commercial crops destined to be ingredients derived from corn, wheat, flax, and canola. The next step will be foods like strawberries or tomatoes that consumers can actually touch and taste.

Bringing Work Home

For Zachary Lippman, the ultimate consumer litmus test was inside his own home: His wife, Shira, has reservations about eating food produced through biotechnology.

He'd scramble two tomatoes, one GMO and one non-GMO, behind his back and ask her to choose. Without knowing which was a GMO, she wouldn't eat either one.

But over time, Lippman and his wife-and their six children-have chewed over the work he does. He says these family discussions have led to a better understanding of why people may have a hard time accepting gene-edited foods but also their benefits.

Now, when he plays the same guessing game using one of his gene-edited tomatoes, his wife has a different response.

"She'll eat a tomato," he said. The kids? None of them actually like tomatoes.

This article originated as part of a sponsored Future of Food series.

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How Crispr Could Transform Our Food Supply

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Tucked into a suburban Long Island neighborhood, a 12-acre plot may be growing the future. Under a blistering July sun, Zachary Lippman bends over a row of foot-high plum tomato plants to reveal budding yellow flowers that will each produce a tomato and ripen over the summer.

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Desde o princípio da criação das técnicas para edição de genomas, buscou-se formas de se aplicar esses princípios para curar ou tratar doenças humanas de origem genética. Contudo, existiam diversos desafios que impediam o estabelecimento desses métodos na saúde humana. Recentemente, porém, grandes evoluções têm sido realizadas nesse campo científico. Nessa apresentação para o TED talk, o Doutor David R. Liu mostra como seu grupo de pesquisa alcançou resultados revolucionários para a edição de genomas humanos que podem ser aplicados principalmente para tratamento de doenças genéticas causadas com mutações pontuais, como a anemia falciforme e a progéria.

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David R. Liu: Can we cure genetic diseases by rewriting DNA?

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In a story of scientific discovery, chemical biologist David R. Liu shares a breakthrough: his lab's development of base editors that can rewrite DNA. This crucial step in genome editing takes the promise of CRISPR to the next level: if CRISPR proteins are molecular scissors, programmed to cut specific DNA sequences, then base editors are pencils, capable of directly rewriting one DNA letter into another.

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Organização das Nações Unidas (ONU) unida com a Biotecnologia

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Organização das Nações Unidas (ONU) unida com a Biotecnologia

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Os  Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU), firmado em 2015, traz um plano ousado para o desenvolvimento sustentável com o intuito de erradicar a fome, pobreza e proteger o meio ambiente. E a biotecnologia faz parte, de forma direta, dessa empreitada. Confira um pouco mais dessa temática na matéria do  Profissão Biotec .

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Essa é a Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável! Ela contém o conjunto de 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), sendo que cada um possui metas próprias, que são indicadores mais claros do que deve ser feito para que o objetivo seja atingido.

Segundo o próprio site da Agenda 2030,

"A Agenda 2030 e os ODS afirmam que para por o mundo em um caminho sustentável é urgentemente necessário tomar medidas ousadas e transformadoras. Os ODS constituem uma ambiciosa lista de tarefas para todas as pessoas, em todas as partes, a serem cumpridas até 2030."

Do total de 17 objetivos, você irá conhecer neste texto os ODS que mais se correlacionam com a biotecnologia, por meio das metas desses ODS, e poderá encontrar o seu papel como biotecnologista nessa grande ação pelo bem do mundo!

2.4 Até 2030, garantir sistemas sustentáveis de produção de alimentos e implementar práticas agrícolas robustas, que aumentem a produtividade e a produção, que ajudem a manter os ecossistemas, que fortaleçam a capacidade de adaptação às mudanças do clima, às condições meteorológicas extremas, secas, inundações e outros desastres, e que melhorem progressivamente a qualidade da terra e do solo.

O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 2?

Pesquisa e desenvolvimento relacionados principalmente com biologia vegetal estão intimamente ligadas a esse ODS. A criação de alimentos geneticamente modificados com maior teor nutritivo já é realidade (2.2), bem como plantas que toleram melhor a seca e as condições adversas do meio ambiente (2.4).

Os estudos de biodiversidade e biologia da conservação também nos permitem entender e manter a biodiversidade genética (2.5), tanto para fins de conservação quanto para fins de bioprospecção de novos produtos.

Leia mais em:
Dia do Agricultor: três avanços recentes na biotecnologia agrícola Plantas transgênicas: descubra mais sobre elas!

3.3 Até 2030, acabar com as epidemias de AIDS, tuberculose, malária e doenças tropicais negligenciadas e combater a hepatite, doenças transmitidas pela água e outras doenças transmissíveis

O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 3?

As duas metas estão interligadas: é preciso fazer pesquisa e desenvolvimento de vacinas e de medicamentos para combater as epidemias e demais doenças transmissíveis por diversos meios. A pesquisa básica também é relevante para entender como as doenças funcionam e possibilitar posteriormente o desenvolvimento da pesquisa aplicada.

Leia mais em:
O desafio da vacina da gripe: Uma abordagem molecular Biotecnologia e CRISPR/Cas9: um novo passo na luta contra a AIDS
O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 4?

Se não houver bolsas, não há cientistas formados. Especialmente no Brasil, esse é um problema grave, visto o corte expressivo nas verbas para ciência e, consequentemente, no orçamento de agências como o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) para o financiamento de bolsas. Cortar gasto com ciência é ir contra o ODS 4.
Prós e contras de fazer mestrado: dicas práticas Os desafios de se fazer ciência no Brasil
O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 6?

A biotecnologia ambiental avançou muito nas últimas décadas, desenvolvendo processos de biorremediação e de economia circular altamente eficientes.
A Biotecnologia como guia do desenvolvimento sustentável Microalgas: a busca por uma beleza natural e sustentável
7.a Até 2030, reforçar a cooperação internacional para facilitar o acesso a pesquisa e tecnologias de energia limpa, incluindo energias renováveis, eficiência energética e tecnologias de combustíveis fósseis avançadas e mais limpas (...).

O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 7?

Relacionando também ao ODS 6, a biotecnologia sustentável foca no desenvolvimento de processos e produtos que gerem menos resíduos e impactem menos o meio ambiente. O olhar não está apenas no produto em si, mas em toda a cadeia.
4 aplicações de microrganismos na indústria do petróleo que você não conhecia Yarrowia lipolytica: a fantástica biofábrica de óleos
9.5 Fortalecer a pesquisa científica, melhorar as capacidades tecnológicas de setores industriais (...), incentivando a inovação e aumentando substancialmente o número de trabalhadores de pesquisa e desenvolvimento por milhão de pessoas e os gastos público e privado em pesquisa e desenvolvimento.

O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 9?

Falou em inovação, falou em biotecnologia. O país que quiser obter um crescimento econômico significativo, mantendo condições de trabalho decentes, deve investir em biotecnologia. A pesquisa de base é o que alimenta a inovação. No Brasil, o número de de biotecnologia tende a crescer, graças à formação de cientistas e à pesquisa básica.
Por que vale a pena preservar a pesquisa em ciência de base?

14.a Aumentar o conhecimento científico, desenvolver capacidades de pesquisa e transferir tecnologia marinha, (...).

O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 14?

O que uma pessoa normal vê quando vai à praia e olha para o mar? Ondas, água, surfistas... O que um biotecnologista vê quando olha para o mar? Um universo de potencial biotecnológico a ser prospectado.
Biotecnologia Marinha: Tratamentos revolucionários a um mergulho de distância Biotecnologia Azul: a revolução que vem do mar!
O que a biotecnologia tem a ver com o ODS 15?

A vida na terra representa uma biodiversidade imensurável a ser estudada, compreendida e, se possível, aplicada em benefício do ser humano e do ambiente. Técnicas de bioprospecção, sequenciamento e processamento de um volume alto de dados têm ajudado nisso.
Metagenômica: revelando a biodiversidade invisível
17.7 Promover o desenvolvimento, a transferência, a disseminação e a difusão de tecnologias ambientalmente corretas para os países em desenvolvimento, em condições favoráveis, inclusive em condições concessionais e preferenciais, conforme mutuamente acordado.

O que a Biotecnologia tem a ver com o ODS 17?

Desenvolver, transferir e disseminar tecnologias é o grande dever do biotecnologista para os próximos anos, principalmente levando em consideração que essas tecnologias devem ser acessíveis não apenas para países de primeiro mundo, mas sim voltadas para uma ciência universal e mais acessível aos países em desenvolvimento.

AGENDA 2030. O que é a Agenda 2030? Disponível em: < http://www.agenda2030.com.br/ >. Acesso em: 23 nov. 2017.

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A biotecnologia nos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável da ONU

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Essa é a Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável ! Ela contém o conjunto de 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), sendo que cada um possui metas próprias, que são indicadores mais claros do que deve ser feito para que o objetivo seja atingido.

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Mapa Biotec: plataforma de empresas de Biotecnologia no Brasil

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Mapa Biotec: plataforma de empresas de Biotecnologia no Brasil

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O Profissão Biotec em parceira com importantes instituições fez um levantamento das empresas de Biotecnologia existentes no Brasil. A iniciativa resultou em uma plataforma online e gratuita com mais de 500 empresas já identificadas.
O Mapa Biotec além de interativo (permite que o usuário faça suas buscas baseadas nas regiões do país ou por setores da Biotecnologia) é também colaborativo (aceita sugestões dos leitores para modificações ou adição de novas empresas, garantido assim sua constante atualização). Uma ferramenta muito prática para nós biotecnologistas, não? :)

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Uso de IA na decodificação do sistema imunológico humano

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Uso de IA na decodificação do sistema imunológico humano

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Os linfócitos T são responsáveis por detectar e combater agentes nocivos ao nosso organismo, os chamados antígenos, visando garantir a integridade do sistema imunológico. Para isso, cada célula T possui em sua superfície uma proteína receptora denominada TCR que reconhece os antígenos presentes no nosso corpo. Entretanto mapear TCRs para antígenos é um desafio, que a Microsoft em parceria com a empresa americana Adaptive Biotechnologies se propôs a superar utilizando Inteligência Artificial e Deep Learning. O objetivo é desenvolver um exame de sangue universal a partir do Mapa de Antígenos TCR o que permitirá diagnosticar uma grande variedade de doenças ainda em seus estágios iniciais.

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Por Peter Lee, vice-presidente corporativo da Microsoft IA e Pesquisa //

O sistema imunológico humano é um sistema de diagnóstico surpreendente, adaptando-se continuamente para detectar qualquer sinal de doença no corpo. Essencialmente, o estado do sistema imunológico conta uma história sobre praticamente tudo o que afeta a saúde de uma pessoa. Pode soar como ficção científica, mas e se pudéssemos "ler" essa história? Nossa compreensão científica da saúde humana seria fundamentalmente avançada. E, mais importante, isso proporcionaria uma base para uma nova geração de diagnósticos médicos precisos e opções de tratamento.

Surpreendentemente, isso não é apenas ficção científica, mas pode ser um fato científico. E por isso estamos entusiasmados em anunciar uma nova parceria com a Adaptive Biotechnologies, com sede em Seattle, combinando os últimos avanços em Inteligência Artificial (IA) e aprendizado de máquina com avanços recentes em biotecnologia para construir uma tecnologia prática para mapear e decodificar o sistema imunológico humano. Juntos, temos um objetivo que é simples de definir, mas também incrivelmente ambicioso: criar um exame de sangue universal que leia o sistema imunológico de uma pessoa para detectar uma grande variedade de doenças, incluindo infecções, cânceres e transtornos autoimunes em seu estágio inicial, quando podem ser mais efetivamente diagnosticados e tratados.

Acreditamos profundamente no potencial dessa parceria com a Adaptive e fizemos um investimento financeiro substancial na empresa. Também iniciamos uma importante colaboração de pesquisa e desenvolvimento que envolve os cientistas da Adaptive trabalhando em estreita colaboração com nossos principais pesquisadores para usar a inovadora tecnologia de sequenciamento da Adaptive e a capacidade de computação em nuvem e de aprendizado de máquina da Microsoft em larga escala para tornar a leitura profunda do sistema imunológico uma realidade.

O CEO e cofundador da Adaptive, Chad Robins, disse em um comunicado de imprensa hoje que este anúncio ocorre em um momento de inflexão em saúde e biotecnologia, pois agora temos a tecnologia para poder mapear o sistema imunológico. O potencial para ajudar clínicos e pesquisadores a conectar os pontos e entender a relação entre os estados da doença pode eventualmente levar a uma melhor compreensão da saúde humana em geral.

Imagine um mundo com um "raio-X do sistema imunológico". Isso abriria novas portas à medicina preditiva, como acredita-se que a história imunológica de uma pessoa dê forma à sua resposta a novos patógenos e tratamentos de maneiras que atualmente não são possíveis de explorar. O impacto na saúde humana de um exame de sangue tão universal que lê a exposição e a resposta de uma pessoa à doença seria, em uma palavra, transformacional.

A resposta do sistema imunológico à presença de doença é expressa na genética de células especiais, chamadas células T e células B, que formam o comando distribuído e o controle para o sistema imune adaptativo. Cada célula T possui uma proteína de superfície correspondente chamada receptor de células T (TCR, na sigla em inglês), que possui um código genético que visa um sinal específico de doença ou um antígeno.

Mapear TCRs para antígenos é um desafio enorme, exigindo tecnologia de IA muito profunda e recursos de aprendizado de máquina, juntamente com pesquisas emergentes e técnicas de biologia computacional aplicadas à genômica e ao imunosequenciamento. Um desafio dessa natureza não foi resolvido antes, mas com a equipe que formamos com a Adaptive, acreditamos que temos a experiência, a capacidade técnica e a tenacidade para resolver.

O resultado proporcionaria um verdadeiro avanço - uma visão detalhada sobre o que o sistema imunológico está fazendo. Simplificando, o sequenciamento do sistema imunológico pode revelar as doenças com as quais o corpo está lutando ou já lutou. Uma amostra de sangue, portanto, contém a informação-chave necessária para ler o que o sistema imunológico está atualmente detectando.

A base dessa abordagem é desenvolver um receptor universal de células T/mapa de antígenos - um modelo de sequência de receptores de células T e os códigos dos antígenos com que eles lutaram. Esse mapa universal do sistema imunológico permitirá um diagnóstico precoce e preciso da doença e, eventualmente, levará a uma melhor compreensão da saúde humana em geral. A Microsoft e a Adaptive esperam que este mapa universal seja a chave para a pesquisa e o desenvolvimento de diagnósticos simples baseados no sangue que sejam amplamente acessíveis a pessoas de todo o mundo.

Estamos incrivelmente entusiasmados por colaborar neste projeto com nossos parceiros da Adaptive, que desenvolveram capacidades únicas de imunosequenciamento e conhecimento do sistema imunológico, aliados a conjuntos de dados muito grandes de sequências TCR. Classificar e mapear esses dados representa um projeto de aprendizado de máquina em larga escala para o qual nos apoiaremos fortemente nos recursos de computação em nuvem da Microsoft e em nossas equipes de elite de pesquisa.

Conhecemos essa parceria e o trabalho resultante representa um grande desafio. Mas acreditamos no impacto que a tecnologia pode ter nos cuidados de saúde, especificamente como a IA, a nuvem e a colaboração com nossos parceiros podem transformar o que é possível.

Este projeto é um marco da nossa iniciativa Healthcare NExT, com o objetivo de empoderar os inovadores e unir capacidades líderes nas ciências da vida e da computação para acelerar dramaticamente o diagnóstico e o tratamento de doenças autoimunes, câncer e doenças infecciosas. Na Microsoft, acreditamos que a IA e a nuvem têm o poder de transformar a saúde - melhorando os resultados, proporcionando um melhor acesso e reduzindo os custos. A iniciativa Microsoft Healthcare NExT foi lançada no ano passado para maximizar a capacidade da inteligência artificial e da computação em nuvem para acelerar a inovação no setor de saúde, avançar a ciência através da tecnologia e transformar o potencial de salvar vidas das próximas descobertas.

Compartilharemos mais detalhes na próxima JP Morgan Healthcare Conference em San Francisco, incluindo um bate-papo às 23h (5 p.m. PT) na quarta-feira, 10 de janeiro, com Chad Robins e eu, sob o tema "Decodificação do sistema imunológico humano: um olhar mais atento sobre uma parceria de referência".

Tags: aprendizagem de máquina, biotecnologia, IA, saúde

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Microsoft e Adaptive Biotechnologies anunciam parceria no uso de IA para decodificar o sistema imunológico, diagnosticar e tratar doenças - Microsoft News Center Brasil

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Por Peter Lee, vice-presidente corporativo da Microsoft IA e Pesquisa // O sistema imunológico humano é um sistema de diagnóstico surpreendente, adaptando-se continuamente para detectar qualquer sinal de doença no corpo. Essencialmente, o estado do sistema imunológico conta uma história sobre praticamente tudo o que afeta a saúde de uma pessoa.

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Plataformas vegetais na produção de vacinas 

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Plataformas vegetais na produção de vacinas 

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O mercado global de vacinas excedeu os US$42 bilhões em 2019 e as projeções para os próximos anos são ainda maiores. Nesse contexto muitas tecnologias, como o molecular farming, têm surgido para atender a crescente demanda mundial. Essa biotecnologia emprega plantas como biorreatores/biofábricas para síntese de proteínas específicas (em maiores quantidades e com menor custo), as quais podem ser usadas como medicamentos ou vacinas uma vez que normalmente geram menos efeitos adversos.

Como exemplo, a empresa canadense de biotecnologia vegetal Medicago está desenvolvendo uma vacina contra a COVID-19 baseada em partículas semelhantes ao vírus (VLPs) usando o tabaco selvagem (Nicotiana benthamiana) como plataforma vegetal para sua produção em larga escala. Atualmente, a vacina está em fase 2/3 dos estudos clínicos e se tudo ocorrer bem deve ser comercializada no final de 2021.

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For a world that is prepared to face any disease.

At Medicago, our purpose is to create and deliver effective responses to global health challenges. We were founded with the belief that, through rigorous research and persistent innovation, things can be done better if they are done differently.

Medicago's rapid development and manufacturing platform can be a key partner in the preparation and fight against pandemic threats and other emerging diseases.

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Developing novel vaccines and therapeutic proteins | Medicago

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At Medicago, our purpose is to create and deliver effective responses to global health challenges. We were founded with the belief that, through rigorous research and persistent innovation, things can be done better if they are done differently. Medicago's rapid development and manufacturing platform can be a key partner in the preparation and fight against pandemic threats and other emerging diseases.

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Alimento: o combustível da História da Humanidade. 

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Alimento: o combustível da História da Humanidade. 

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"Nossa relação com a alimentação moldou culturas e costumes diversos ao longo da história humana."
Quem não gosta de saborear uma boa culinária, né? Nossa relação com os alimentos é única e incomparável e a biotecnologia tem se mostrado como um expoente para a elaboração ou aprimoramento das mais diversas culinárias do mundo. Um bom exemplo para isso, foi a criação dos vinhos, pães e queijos. E para verificar melhor nossa historia com o desenvolvimento de novos alimentos vou compartilhar uma indicação de documentário da Netflix, baseado no livro do jornalista Michaell Pollan, que retrata  a historicidade, transformações e tradições dos alimentos. E é claro, com um quê de Biotecnologia, né!?!
Cooked

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Cooked – Trailer legendado – Netflix [HD]

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O Sistema Único de Saúde (SUS) foi criado juntamente com a Constituição Federal em 1988 com o objetivo de garantir a população brasileira o direito à saúde universal e gratuita. Nos seus mais de 30 anos tem sido considerado uma referência mundial por ser o único sistema de saúde pública que atende mais de 190 milhões de pessoas. Nessa matéria desenvolvida pelo Profissão Biotec são apontados alguns importantes serviços biotecnológicos que são oferecidos através do SUS.

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Você já deve ter percebido que o SUS (Sistema Único de Saúde) está sendo muito comentado atualmente. A existência dele é de grande orgulho para nós brasileiros. Entre 1980 e 2013 a ONU registrou aumento de 17,3% na expectativa de vida do brasileiro, aumento esse que foi possível graças a muitas ações do SUS.

Algumas dessas ações são o combate à desnutrição, redução da mortalidade materna e infantil, ampliação do acesso a vacinas e medicamentos gratuitos, enfrentamento das doenças crônico-degenerativas e de mortes violentas, entre outras, nas áreas de atenção básica, urgência e emergência, e a Biotecnologia está intimamente ligada a esses ótimos resultados. Antes de falarmos sobre isso, vamos primeiro entender um pouco mais sobre o SUS.

O Sistema Único de Saúde (SUS)

O SUS foi criado em 1988 juntamente com a formulação da Constituição Federal que está em vigor até hoje. Ela determina que "A saúde é direito de todos e dever do Estado, garantido mediante políticas sociais e econômicas que visem à redução do risco de doença e de outros agravos e ao acesso universal e igualitário às ações e serviços para sua promoção, proteção e recuperação " (Constituição Federal, art. 196).

Dessa maneira, é dever do Estado garantir que a população tenha acesso aos serviços de saúde. Mas você se engana se pensa que isso se resume apenas às consultas gratuitas no posto de saúde. O SUS é referência mundial por ser o único sistema de saúde pública no mundo que atende mais de 190 milhões de pessoas. Ele oferece serviços dos mais diversos como:

Normatização, controle e fiscalização de produtos e serviços pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA);

Doação de sangue e de leite materno;

Quimioterapia;

Profilaxia pré e pós exposição contra AIDS/HIV;

Transplante de órgãos;

Serviços de urgência e emergência;

Atenção hospitalar;

Ações e serviços das vigilâncias epidemiológica e ambiental;

Assistência farmacêutica, odontológica, nutricional, etc.

Além disso, o SUS também possui o maior programa de imunização pública do mundo - o Programa Nacional de Imunização (PNI). Mas você sabe identificar quais desses serviços são fruto da biotecnologia?

A biotecnologia dentro do SUS

Talvez o exemplo que venha à sua cabeça quando falamos da contribuição da biotecnologia para o SUS sejam as vacinas, que sem dúvida são muito importantes. O principal instituto responsável por elas é o Instituto Butantan.

Ele é o maior produtor de imunobiológicos do Brasil, fornecendo ao SUS 8 tipos de vacinas que compõe o calendário do PNI, sendo que estão em desenvolvimento outras 5 vacinas, incluindo a vacina da dengue, além da parceria para desenvolver a vacina contra o coronavírus com o laboratório chinês Sinovac. O Butantan também produz soros e biofármacos que são distribuídos de maneira gratuita pelo SUS.

Outro instituto muito importante para o SUS é o Oswaldo Cruz (IOC/Fiocruz) que presta serviço na vigilância epidemiológica, controle e prevenção de doenças como a malária, febre amarela, hanseníase, hepatites virais, malformações congênitas, leishmaniose, enteroinfecções, entre muitas outras.

O IOC também se destaca no desenvolvimento e aplicação de métodos para diagnóstico de diversas doenças e possui a mais completa coleção entomológica da América Latina, coleções microbiológicas (de fungos, bactérias e protozoários), zoológicas (de helmintos e moluscos, entre outros), além de um acervo na área de patologia.

Além disso, a Fiocruz conta ainda com o Instituto de Tecnologia em Fármacos (Farmanguinhos/Fiocruz), um dos maiores produtores de medicamentos do SUS, e o Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos (Bio-Manguinhos/Fiocruz) produtor de imunobiológicos como vacinas e biofármacos. A Fiocruz tem uma parceria de transferência tecnológica para a produção da vacina contra COVID-19 da parceria Oxford/Astrazenca.

Sede da Fundação Oswaldo Cruz no Rio de Janeiro. Fonte: IOC

Ademais, desde outubro de 2019 o SUS passou a disponibilizar um tratamento bastante específico, para crianças diagnosticadas com atrofia muscular espinhal (AME), doença que leva a perda progressiva da força muscular e, em casos graves, à morte. O medicamento o Zolgensma, comercializado pelo laboratório norte-americano Biogen, modifica o funcionamento de um gene e aumenta a produção da proteína SMN, que garante a sobrevivência das células da medula espinhal e assim consegue melhorar a habilidade motora de 40% das crianças tratadas.

Também em 2019 foi incorporado ao SUS um novo método para diagnóstico de deficiência intelectual, que é considerada uma doença rara e de difícil diagnóstico por ter diversas manifestações diferentes. Ela atinge cerca de 2% da população e prejudica o aprendizado, a socialização e a capacidade de autocuidado. O novo diagnóstico é através do sequenciamento do exoma. Esse diagnóstico é cerca de 2 vezes mais preciso que o método utilizado anteriormente e por isso pode melhorar o prognóstico dos pacientes.

O SUS também é responsável pela compra e distribuição de medicamentos biológicos, a maioria para doenças de grande impacto social, com grande risco de morte. Alguns deles são:

imiglucerase, para o tratamento da doença de Gaucher;

imunoglobulina, usada no tratamento de pessoas com imunodeficiência;

eritropoetina, usada para tratar pessoas que estão recebendo hemodiálise, quimioterapia, ou possuem anemia moderada;

interferon alfa, medicamento utilizado no tratamento de pessoas com leucemia, hepatite B e C, entre outras doenças.

É importante citar, que estes são medicamentos de alto custo, que representam apenas 2% do volume total de compras pelo Ministério da Saúde, mas 42% do valor total gasto.

O que ainda está por vir

Além dos serviços já oferecidos, o SUS ainda estuda a incorporação de outros tratamentos. Um deles é a utilização depele de tilápia no tratamento de pessoas com queimaduras graves. Os pacientes que já receberam o curativo biológico relataram diminuição no tempo de cicatrização e da dor. O procedimento também é mais barato do que o tratamento convencional.

Talvez o empreendimento mais promissor seja oComplexo Industrial de Biotecnologia em Saúde que está sendo construído na cidade do Rio de Janeiro, pelo Ministério da Saúde. Ele será o maior centro de produtos biotecnológicos da América Latina, e possibilitará quadruplicar a capacidade de processamento de vacinas e biofármacos do Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos (Bio-Manguinhos/Fiocruz), atendendo as necessidades internas do país e também da Organização Mundial da Saúde (OMS), Organização Pan-Americana da Saúde (Opas) e Unicef. O custo total do empreendimento está estimado em 3,4 bilhões de reais e tem previsão para ficar pronto em 2023.

Terreno destinado à construção do Complexo Industrial de Biotecnologia em Saúde. Fonte: Fiocruz.

O Complexo não vai apenas nos tornar mais autossuficientes na produção de vacinas, garantindo a ampliação do fornecimento de produtos vitais e de alta qualidade ao SUS, mas também aumentará o poder competitivo do setor biotecnológico brasileiro, possibilitando parcerias internacionais e a absorção de novas tecnologias, devido à infra-estrutura de ponta que será implementada.

Você tinha noção do quanto a biotecnologia está inserida no SUS e de como nos beneficiamos de todos esses produtos e serviços no nosso dia-a-dia? Ainda existem muitos outros institutos e serviços biotecnológicos que não foram citados aqui, se quiser saber mais baixe nosso ebook: Institutos de pesquisa brasileiros.

texto revisado por Tayná Costa e ísis Biembengut

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Os serviços biotecnológicos oferecidos pelo SUS

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Você já deve ter percebido que o SUS (Sistema Único de Saúde) está sendo muito comentado atualmente. A existência dele é de grande orgulho para nós brasileiros. Entre 1980 e 2013 a ONU registrou aumento de 17,3% na expectativa de vida do brasileiro, aumento esse que foi possível graças a muitas ações do SUS.

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Não é preciso pensar muito para concordar que a pandemia de COVID-19 devastou muitas vidas e colapsou a economia global. E o problema, talvez, mais agravante nessa historia é que essa não será nossa ultima pandemia! Conhecida como Peste de Justiniano( 541 D.C), essa foi a primeira pandemia a ser registrada pelos impérios do mundo de então.  Teve inicio no Egito Antigo e se espalhou por todo Império Bizantino. E hoje, século 21, a historia não é tão diferente. Mas, para entender melhor os "porquê" desses "eventos biológicos" ainda acontecerem a BBC, British Broadcasting Corporation, Brasil produziu um vídeo documentário curto de 2:15 min mostrando alguns pontos cruciais para o desencadeamento dessas pandemias.

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Biotec em pauta: A biotecnologia de uma forma descontraída 

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Biotec em pauta: A biotecnologia de uma forma descontraída 

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" Um grupo de universitários que decidiu se juntar pra falar de Biotecnologia e Ciência e compartilhar isso com o mundo". Assim está escrito na descrição do Spotify desse podcast que fala sobre diversos assuntos que envolvem biotecnologia e ciências de uma forma super divertida e descontraída. O projeto, criado por estudantes de graduação em biotecnologia de diversas universidades do Brasil, Já possui mais de 30 episódios  e conta com a participação de vários convidados especiais. Então, se você curte biotecnologia, ciência e podcasts, vale muito a pena dar uma conferida!

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Esperança contra as superbactérias: IA no desenvolvimento de antibióticos

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Esperança contra as superbactérias: IA no desenvolvimento de antibióticos

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Nos últimos anos, há uma preocupação crescente com o surgimento de novas superbactérias, que surgem devido ao uso responsável e desregulado de antibióticos no tratamento de doenças, o que diminui a eficácia dos medicamentos já existentes. Devido à demanda cada vez maior  de novos medicamentos eficazes contra essas superbactérias, pesquisadores do MIT criaram um algoritmo para ser utilizado por uma inteligência artificial na busca de compostos químicos com características desejáveis em meio a um banco de dados com mais de 100 milhões de compostos. Em questão de dias a inteligência artificial foi capaz de encontrar candidatos promissores com, por exemplo, um pontente composto químico e possível novo antibiótico apelidado de "halicina".

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Nos últimos anos, uma das maiores preocupações mundiais está voltada para o desenvolvimento das chamadas superbactérias, que são bactérias resistentes contra uma variedade de antibióticos. Essa situação se torna problemática devido a presença de vários desses microrganismos estarem ligados a infecções graves, que podem ser até mesmo letais, e a crescente falta de tratamentos eficazes contra essas bactérias.

Como as bactérias adquirem essa capacidade? As bactérias são organismos com uma capacidade de adaptação impressionante. Ao entrar em contato com um composto nocivo continuadamente/frequentemente, como o antibiótico, depois de algumas gerações determinadas bactérias podem desenvolver mutações genéticas que permitam sua sobrevivência naquele ambiente prejudicial.

Um dos principais motivos para a ocorrência de superbactérias que temos é, em parte, culpa nossa. O uso irresponsável e desregulado de antibióticos para tratar doenças e sua aplicação na agricultura contribuiu para o aumento do contato dos microrganismos aos principais antibióticos comercializados, diminuindo a eficácia desses medicamentos.

O uso inadequado e por vezes desenfreado de antibióticos por boa parcela da população é um dos motivos que originaram as "superbactérias" . (Fonte da imagem: https://unsplash.com/photos/aXbfOFQ_juU)

Já relatamos os principais problemas dessas superbactérias e algumas soluções biotecnológicas possíveis nesse texto. Agora, podemos aumentar essa lista com uma inovação biotecnológica somente possível com o desenvolvimento de Inteligências Artificiais (ou I.A.) e do Machine Learning (para saber mais clique aqui)!

Pesquisadores do MIT criaram um algoritmo para ser utilizado por uma inteligência artificial (I.A.) com base em compostos químicos que possuíam estruturas características de um antibiótico, e, assim que a I.A. "aprendeu" qual padrão deveria procurar, foi colocada para pesquisar em um banco de mais de 100 milhões de compostos químicos, ainda não categorizados, como medicamentos utilizados contra infecções bacterianas.

Em questão de dias, a Inteligência Artificial foi capaz de encontrar candidatos promissores. Os pesquisadores também incluíram um segundo algoritmo que treinasse a I.A. para filtrar, dentro destes compostos candidatos, aqueles com baixa toxicidade a saúde humana. E uma molécula foi encontrada, diferente estruturalmente de qualquer outro antibiótico.

Esse potente composto químico, e possível novo antibiótico, foi apelidado de "halicina", em homenagem a Inteligência Artificial HAL 9000 do filme "2001 - Uma Odisseia no Espaço", e possuía registros de ter sido utilizada em estudos anteriores como um possível medicamento para diabetes.

Os resultados utilizando a "halicina"como antibiótico em laboratório demonstraram suacapacidade de atuar contra várias espécies bacterianas, inclusive já caracterizadas como superbactérias,entre elas: Clostridium difficile, Acinetobacter baumannii, e Mycobacterium tuberculosis.

A única bactéria que o composto não conseguiu eliminar foi a Pseudomonas aeruginosa, a qual é uma das superbactérias mais resistentes e a responsável por infecções pulmonares - e um das mais perigosas de serem contraídas, principalmente em ambientes hospitalares.

Hospitais - em alas de UTIs e ambientes cirúrgicos - acabam se tornando locais propícios a infecções bacterianas, que tendem a ficar sem tratamento adequado com o aumento das superbactérias. (Fonte da imagem: https://unsplash.com/photos/05kHY7AYCp8)

A maneira que esse composto atua nas superbactérias também anima os pesquisadores, uma vez que a probabilidade dos microrganismos adquirirem uma resistência contra a halicina é mais baixa quando comparado a antibióticos comuns/comercializados.

Os estudos indicam que a halicina atua impedindo o habilidade das células bacterianas de manter um gradiente eletroquímico em suas membranas, fator importantíssimo na produção de energia e sobrevivência das células. Os pesquisadores acreditam que um composto que atua inativando um mecanismo ligado a membrana celular será muito mais complexo para as bactérias desenvolverem uma resistência ao longo de próximas gerações.

Apesar de ainda não estar sendo utilizada em testes clínicos, a halicina já foi testada em ratos infectados por A. baumannii, e os resultados foram positivos: dentro de 24 horas o novo antibiótico conseguiu tratar completamente os mamíferos da infecção. Além disso, enquanto alguns testes laboratoriais apresentam bactérias desenvolvendo resistência contra antibióticos convencionais após dois ou três, mesmo após 30 dias de experimento a halicina ainda se mostrava eficaz contra as bactérias testadas, sem nenhuma resistência aparente.

Os resultados dessa pesquisa do MIT trazem esperança para um quadro mundial crítico, em que estudos de 2019 das Nações Unidas já indicavam um aumento expressivo de mortes por ano, até 2050, por infecções bacterianas resistentes a medicamentos.

Os cientistas estão cientes da urgência, tanto que novas pesquisas feitas pelo instituto já isolaram mais 23 compostos químicos com capacidades similares a halicina, e futuros estudos pretendem fazer uso da Inteligência Artificial para encontrar compostos que possam ser capazes de atacar somente bactérias específicas - prevenindo assim, que a flora intestinal humana saia prejudicada.

São notícias animadoras para o futuro da ciência e da saúde humana, com a junção de inovações tecnológicas e a biotecnologia! O que achou dessa técnica de pesquisa? Conta pra gente nos comentários!

Texto revisado por ianca Chaves e Luana Lobo

Referências:
CURY, M. E. Exame Ciência - Inteligência artificial descobre antibiótico que mata superbactérias. Disponível em: < https://exame.abril.com.br/ciencia/inteligencia-artificial-descobre-antibiotico-que-mata-superbacterias/>. Acesso em 23/02/2020
TRAFTON, A. MIT News Office - Artificial intelligence yields new antibiotic. Disponível em (em inglês): < http://news.mit.edu/2020/artificial-intelligence-identifies-new-antibiotic-0220>. Acesso em 29/02/2020
NATURE, News. Powerful antibiotics discovered using AI. Disponível em (em inglês): < https://www.nature.com/articles/d41586-020-00018-3>. Acesso em 29/02/2020ONU, Nações Unidas Brasil. Doenças resistentes a medicamentos poderão causar 10 milhões de mortes por ano no mundo. Disponível em: < https://nacoesunidas.org/doencas-resistentes-a-medicamentos-poderao-causar-10-milhoes-de-mortes-por-ano-no-mundo/>. Acesso em 03/03/2020

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Esperança contra as superbactérias: inteligência artificial no desenvolvimento de antibióticos

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Nos últimos anos, uma das maiores preocupações mundiais está voltada para o desenvolvimento das chamadas superbactérias , que são bactérias resistentes contra uma variedade de antibióticos. Essa situação se torna problemática devido a presença de vários desses microrganismos estarem ligados a infecções graves, que podem ser até mesmo letais, e a crescente falta de tratamentos eficazes contra essas bactérias.

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No 19º episódio da série de documentários Explicando da Netflix, "DNA projetado", especialistas discutem sobre os riscos e conflitos éticos envolvidos na edição de genes. O episódio explica rapidamente sobre técnicas de edição genética como CRISPR e debate sobre os impactos positivos ou negativos que isso poderá causar nas gerações futuras dependendo de como essas tecnologias serão utilizadas.
Apesar de ser um episódio curto e, até mesmo, assustar um pouco na maneira como aborda o assunto , é interessante de se assistir pois fomenta o debate sobre CRSPR com informações acessíveis para a pessoas leigas e levanta questões sobre como novas tecnologias de edição gênica podem ser entendidas na perspectiva da população.

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This enlightening series from Vox digs into a wide range of topics such as the rise of cryptocurrency, why diets fail, and the wild world of K-pop. Watch trailers & learn more.

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Tratamento para câncer de pele que proporciona cura sem efeitos colaterais

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Tratamento para câncer de pele que proporciona cura sem efeitos colaterais

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A pesquisadora Débora da Silva Baldivia está desenvolvendo um projeto para inovar o tratamento de câncer de pele. Trata-se de um adesivo transdérmico que agirá apenas em células cancerígenas.
Isso será possível através da liberação de princípios bioativos de plantas nativas do Cerrado por um longo período de tempo, sem afetar as células saudáveis. Ao contrário do que acontece na quimioterapia, por exemplo.

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Uma pesquisadora sul-mato-grossense está desenvolvendo um projeto para melhorar o tratamento de câncer de pele. O adesivo transdérmico, ou seja, capaz de atingir a corrente sanguínea, vai agir somente em células cancerígenas, sem atingir as saudáveis.

Isso será possível através da liberação de princípios bioativos de plantas nativas do Cerrado por um longo período de tempo, sem afetar as células saudáveis. Ao contrário do que acontece na quimioterapia, por exemplo.

"Atualmente não existe no mercado produtos semelhantes a esse, apenas medicamentos tópicos, como pomadas, sem efeitos transdérmicos. Sendo assim, o adesivo AdevStringens vai ser uma tecnologia de ponta futura", explicou a autora da proposta, Débora da Silva Baldivia.

A pesquisadora de 35 anos é formada em Ciências Biológicas-licenciatura, com mestrado em Biologia Geral/Bioprospecção pela Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD) e doutorado em Biotecnologia e Biodiversidade também pela UFGD.

Ainda é cedo para saber se o projeto poderá substituir a quimioterapia ou se será capaz de ser usado em conjunto a ela, como um tratamento complementar. Mas de acordo com a bióloga, os pesquisadores trabalharão para que o adesivo seja suficiente para curar sozinho as células cancerígenas.

Se isso acontecer, os pacientes ficarão livres dos efeitos colaterais causados pela quimioterapia e só precisarão ir aos hospitais para colar o adesivo próximo das áreas onde estão os tumores.

"O paciente gastará somente alguns minutos na clínica para colar o adesivo sobre a pele e retornar para sua casa ou ambiente de trabalho", apontou Baldivia.

Depois de pronto, o estudo inovador poderá ser aplicado na rede de saúde do Estado e virar tendência a nível mundial.

Atualmente as principais dificuldades que os pacientes encontram no tratamento do câncer é a resistência aos quimioterápicos, a alta toxicidade e a alta capacidade da formação de metástase, que é a disseminação do câncer para outros órgãos.

O câncer de pele corresponde 33% de todos os diagnósticos de câncer no Brasil. Além disso, são registrados cerca de 185 mil novos casos a cada ano pelo Instituto Nacional do Câncer (INCA).

O tipo mais comum é o câncer de pele não melanoma, que tem baixa letalidade. Em Mato Grosso do Sul as mulheres foram as mais atingidas por essa tipagem, foram 1.980 casos registrados em 2020, contra 1.510 homens diagnosticados com a doença.

O tipo melanoma é o menos frequente, mas possui alto índice de letalidade. No estado foram 50 homens e 50 mulheres com o diagnostico recebido no ano passado. As estimativas são do Inca , contabilizadas com incidência por 100 mil habitantes.

Os medicamentos usados para tratar o melanoma causam grandes efeitos colaterais nos pacientes e ainda não alcançam resultados satisfatórios em termos de remissão completa do tumor e prevenção de metástases.

Baldivia afirmou que os testes já realizados em laboratórios mostraram resultados promissores em relação ao tratamento do melanoma. "O adesivo proporcionará um efeito terapêutico mais prolongado, sem efeito colateral e poderá prevenir a formação da metástase".

O adesivo será desenvolvido no Laboratório de Biologia Molecular e Cultura de Células da Universidade Federal da Grande Dourados. A bióloga contará com a parceria dos professores doutores Edson Lucas dos Santos e Kely de Picoli Souza, responsáveis pelo laboratório.

Além disso, uma parte do projeto será desenvolvido na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) com os pesquisadores Fernando de Freitas Lima e Caroline Honaiser Lescano.

O AdevStringens foi um dos classificados no Programa Centelha, que destina recursos para o fomento à tecnologia e inovação de empreendimentos com cunho científico, e aguarda para assinar o contrato e assim poder receber os recursos necessários para iniciar o desenvolvimento do projeto.

"Já atendi todas as exigências do programa, como enviar toda documentação exigida, abertura da empresa e de uma conta empresarial. O próximo passo será assinar o contrato e começar a receber as parcelas para dar início o desenvolvimento do produto", explicou a responsável pelo projeto.

Serão disponibilizados R$ 58.350 para a criação dos adesivos. As parcerias firmadas fornecerão o espaço e equipamentos necessários para a realização das etapas de desenvolvimento.

Contudo, quando a empresa estiver em andamento, os pesquisadores pretendem captar novos recursos através de financiamentos, como o Fundo Constitucional de Financiamento do Centro-Oeste (FCO) e agência pública Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

A Secretaria de Meio Ambiente, Desenvolvimento Econômico, Produção e Agricultura Familiar (Semagro) divulgou o planejamento do Programa Centelha II MS em 2021. Estão previstos R$ 2 milhões de investimento.

O recurso é proveniente de contrato firmado entre a Semagro, a Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e a Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso do Sul (Fundect).

Além do de Baldivia, mais de 60 outros projetos foram aprovados no programa desde sua criação, em 2019. O valor estimado é de até R$ 60 mil reais para cada um. A lista completa pode ser conferida

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Tratamento inovador para câncer de pele pretende proporcionar cura sem efeitos colaterais

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Uma pesquisadora sul-mato-grossense está desenvolvendo um projeto para melhorar o tratamento de câncer de pele. O adesivo transdérmico, ou seja, capaz de atingir a corrente sanguínea, vai agir somente em células cancerígenas, sem atingir as saudáveis. Isso será possível através da liberação de princípios bioativos de plantas nativas do Cerrado por um longo período de tempo, sem afetar as células saudáveis.

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O combate ao Aedes aegypti por meio da biotecnologia utilizando microalgas

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O combate ao Aedes aegypti por meio da biotecnologia utilizando microalgas

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Em meio a crise dos vírus transmitidos pelo mosquito Aedes aegypti, pesquisadores da UFC e do projeto de extensão iGEM UFC iniciaram estudos a fim de desenvolver uma microalga geneticamente modificada para expressar uma proteína larvicida do gênero Cry11Aa, enquanto a microalga utilizada é do gênero Chlamydomonas.

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Estudantes de Biotecnologia desenvolvem projeto de combate às larvas do Aedes

Terça, 01 Março 2016 16:39

O combate às larvas do mosquito Aedes aegypti pode contar com uma ação inovadora desenvolvida por alunos da Universidade Federal do Ceará. Um grupo de estudantes do Curso de Biotecnologia da Instituição está desenvolvendo projeto que consiste na modificação genética das microalgas Chlamydomonas sp. para produção da proteína Cry, tóxica às larvas do mosquito transmissor de doenças como dengue, zika e chikungunya.

Orientados pelos professores André Luís Coelho da Silva e Bruno Anderson Matias da Rocha, os estudantes pretendem inscrever o projeto em uma das mais significativas competições de biologia sintética do mundo: o iGEM (International Genetically Engineered Machine), que acontece anualmente em Boston, nos Estados Unidos.

"A competição é bem conhecida na área de biotecnologia e, para participar, ela exige que desenvolvamos um projeto de impacto social, especialmente na região. Então, montamos um grupo de alunos e através de reuniões com os professores orientadores, pensamos em como poderíamos utilizar biotecnologia para resolver algum problema social local. Foi aí que chegamos ao Aedes aegypti e bolamos uma estratégia de combate ao mosquito desde seu estágio larval", explica o estudante Marcus Rafael, integrante da equipe. Ele ressalta que apesar de a proteína ter ação larvicida, não é tóxica aos humanos.

O aluno destaca que as ações desenvolvidas no decorrer do projeto devem ser atualizadas periodicamente num site da plataforma wiki, por isso o grupo conta, ainda, com a participação de um aluno de Sistema de Mídias Digitais da UFC e de um graduando em Engenharia de Computação da Universidade de Brasília (UnB).

ANDAMENTO DO PROJETO - O protocolo de crescimento in vitro da microalga está estabelecido e a próxima etapa é fazer a transformação, que é a transferência do gene da Cry para a microalga. "O gene da proteína é de uma espécie de bactéria. O processo é, basicamente, retirar apenas o gene da Cry da bactéria e inserir na microalga", detalha Marcus Rafael. Após a modificação, as microalgas devem ser colocadas num dispositivo semelhante a uma membrana capaz de permitir a liberação da proteína para reservatórios onde haja possíveis focos do mosquito.

PRÉ-IGEM - O trabalho dos estudantes de Biotecnologia incentivou a inscrição da iniciativa, pelo Prof. André Luís Coelho da Silva, como projeto de extensão, o Pré-iGEM - Estimulando a Inovação Biotecnológica. A ideia é que a participação do primeiro "time" da UFC no iGEM incentive outros grupos a desenvolverem projetos para concorrer na competição.

INTEGRANTES - Do Curso de Biotecnologia, integram a equipe os estudantes Ana Caroline, Marcus Rafael, Beatriz Chaves, Fabrícia Diniz, Jorge Neto, Larissa Queiroz, Danilo Vasconcelos, Wallady Barroso e Renato Marques. Daniel Carlos é aluno de Sistemas e Mídias Digitais da UFC; e Daniel Dantas, estuda Engenharia da Computação na UnB.

CAMPANHA DE FINANCIAMENTO COLETIVO - Para divulgar o desenvolvimento do projeto, o grupo criou a página "Team iGEM - UFC" no Facebook. Na busca de possíveis incentivadores do projeto, a equipe também lançou uma campanha de financiamento coletivo.

Leia mais: UFC promove série de ações de combate ao mosquito Aedes aegypti

Fonte: Marcus Rafael, estudante de Biotecnologia da UFC - fone: 85 99996 2529

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Estudantes de Biotecnologia desenvolvem projeto de combate às larvas do Aedes

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Terça, 01 Março 2016 16:39 O combate às larvas do mosquito Aedes aegypti pode contar com uma ação inovadora desenvolvida por alunos da Universidade Federal do Ceará. Um grupo de estudantes do Curso de Biotecnologia da Instituição está desenvolvendo projeto que consiste na modificação genética das microalgas Chlamydomonas sp.

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Biotecnologia Marinha: uma alternativa para solucionar problemas modernos

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Biotecnologia Marinha: uma alternativa para solucionar problemas modernos

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O interesse internacional pela biotecnologia marinha tem crescido ao longo dos anos como resultado de diversas pesquisas e avanços científicas nessa área. A geração de conhecimento acerca da biodiversidade marinha oferece oportunidades promissoras para gerar novas fontes de produtos e processos capazes de ajudar a enfrentar os diversos desafios globais. Vários países têm estabelecido estratégias e planos de financiamento parar apoiar o crescimento verde por meio da biotecnologia marinha. O material abaixo, fornecido pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD), apresenta um parâmetro geral da dessa área da biotecnologia no mundo, além de esclarecer termos importantes para se entender mais do assunto.

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Vacinas de mRNA contra COVID: o que são e por que vão revolucionar a ciência?

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Vacinas de mRNA contra COVID: o que são e por que vão revolucionar a ciência?

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Desde o início da pandemia da COVID-19, mais de 55 milhões de pessoas contraíram o novo coronavírus (SARS-CoV-2), sendo que 1,3 milhão foi a óbito devido à infecção, segundo os dados levantados pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Nesse cenário, autoridades e pesquisadores apostam no desenvolvimento de vacinas seguras e eficazes para barrar o contágio, como os imunizantes com RNA mensageiro (mRNA).

Como funciona vacina de RNA mensageiro?
Tudo acontece quando o mRNA da vacina entra nas células do organismo e, por sua vez, elas começam a produzir a proteína especificada no mRNA. Dessa forma, uma parte do coronavírus é gerada no interior dessas células, sem possibilidade de afetar sua saúde, mas tal estrutura "copiada do vírus" é suficiente para o organismo a entender como um invasor pelo sistema imunológico. Então, as células de defesa do corpo, produzem respostas contra a parte produzida pelo invasor.
Atualmente, são laboratórios norte-americanos e alemães que aperfeiçoam o método. Esse salto tecnológico só foi possível devido à emergência global da COVID-19, o que permitiu que essas pesquisas recebessem aporte financeiro através de grandes investimentos.
Dito tudo isso, é válido ressaltar que vacinas de mRNA não alteram o código genético da pessoa imunizada, como vinham propagando algumas fake news.

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Desde o início da pandemia da COVID-19, mais de 55 milhões de pessoas contraíram o novo coronavírus (SARS-CoV-2), sendo que 1,3 milhão foi a óbito devido à infecção, segundo os dados levantados pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Nesse cenário, autoridades e pesquisadores apostam no desenvolvimento de vacinas seguras e eficazes para barrar o contágio, como os imunizantes com RNA mensageiro (mRNA).

Entre as apostas contra a COVID-19, estão: a vacina desenvolvida pela farmacêutica Moderna, dos EUA; e outra criada pela também norte-americana Pfizer, em parceria com a empresa alemã de biotecnologia BioNTech. Em comum, ambas estão na última (e terceira) fase de testes, apresentaram uma taxa de eficácia superior a 90% e devem solicitar, em breve, autorização de uso emergencial nos Estados Unidos.

Novas estratégias para desenvolvimento de vacinas com o RNA devem revolucionar saúde (Imagem: Reprodução/ Cottonbro/ Pexels)

Além disso, promovem a imunização contra o coronavírus, a partir de uma plataforma de mRNA. Vale comentar que esta é uma tecnologia inédita e nunca adotada na história da ciência, mas com potencial de revolucionar o combate a doenças infecciosas, além da COVID-19. Para entender, exatamente, o que isso significa, o Canaltech conversou com o Sérgio Zanetta, médico sanitarista e professor de Saúde Pública do Centro Universitário São Camilo.

"Estamos diante de fatos inusitados e uma experiência nova, extraordinária. Em nossos melhores sonhos, seria impossível imaginar que, do ponto de vista de vacinas, conseguiríamos andar tão rápido e ir tão longe", adianta Zanetta assim que começamos a entrevista. Agora, resta saber o porquê.

Como funciona vacina de RNA mensageiro?

Antes de entender o que são vacinas de RNA, é importante entender como as informações genéticas são armazenadas e utilizadas dentro do organismo. Nesse processo, o DNA é um ácido nucleico que armazena esses dados, enquanto o RNA atua, diretamente, na produção de proteínas. Quanto ao mRNA, Zanetta explica: "Ele é um instrumento que a célula tem para pegar um determinado código genético e enviar para estrutura que produz novas proteínas. Então, esse mensageiro diz: 'Produza proteínas deste modo'".

Na fórmula tanto da vacina da Pfizer quanto da Moderna, "é um mRNA [desenvolvido em laboratório, sintético] que ensina a célula da pessoa a produzir proteínas, e com isso gera uma reação de anticorpos contra a espícula do coronavírus [a coroa]. Se entrar um SARS-CoV-2 no organismo da pessoa vacinada, ele estará preparado, com anticorpos, para destruir essas espículas, o que impedirá que a infecção da COVID-19 se instale", detalha o médico sanitarista.

Tudo acontece porque o mRNA da vacina entre nas células do organismo e, por sua vez, elas começam a produzir a proteína especificada no mRNA. Dessa forma, uma parte do coronavírus é gerada no interior dessas células, sem possibilidade de afetar sua saúde, mas tal estrutura "copiada do vírus" é suficiente para o organismo a entender como um invasor pelo sistema imunológico. Então, as células de defesa do corpo, produzem respostas contra a parte produzida pelo invasor.

Vacina contra a COVID-19 foca nas espículas do coronavírus (Imagem: Reprodução/ Fernando Zhiminaicela/ Pixabay )

Está aí a grande novidade destas vacinas, já que adotam essa espécie de mensageiro em sua composição e que pode preparar o sistema imunológico contra a COVID-19. "Isso nunca foi utilizado em nenhuma vacina do mundo, porque essa tecnologia não estava disponível. Era uma tecnologia ainda considerada experimental [mesmo no começo deste ano], mas foi acelerada após a ocorrência do vírus", comenta Zanetta sobre o ineditismo da empreitada que pode salvar milhões de vidas.

Atualmente, são laboratórios norte-americanos e alemães que aperfeiçoam o método. Esse salto tecnológico só foi possível devido à emergência global da COVID-19, o que permitiu que essas pesquisas recebessem aporte financeiro através de grandes investimentos.

Primeiras vacinas genéticas?

Para destacar tanto o imunizante da Pfizer quanto o da Moderna, é comum escutar o termo vacina genética. No entanto, o professor Zanetta aponta que este não é o melhor termo para definir as vacinas de mRNA. "Em toda vacina se introduz um material genético do organismo contra o qual se quer imunizar, e através de fragmentos desses organismos se provoca uma reação imune no indivíduo", afirma.

Diferente dos outros tipos de vacina, estes modelos contra a COVID-19 utilizam uma estrutura já existente nas células e as ensina a produzir anticorpos contra uma estrutura específica do coronavírus. Em outros termos, as vacinas com mRNA utilizam estruturas que já existem no organismo, mas dá a elas novas funções, como a de produzir anticorpos contra o vírus da COVID-19.

"É como se introduzisse um professor preparado para ensinar uma disciplina específica no organismo: 'Como matar o coronavírus'. O mRNA chega com um código que diz: 'Destrua a proteína da espícula'. Então, o organismo vai produzir defesas contra aquela espícula. É muito específico e permite um foco melhor", ilustra o médico sanitarista.

Vacinas de RNA contra a COVID-19 não alteram o DNA (Imagem: Reprodução/ Gerd Altmann/ Pixabay)

Além disso, Zanetta explica que essa composição da vacina não pode desencadear em uma alteração genética no indivíduo. "É uma estrutura para comunicar uma mensagem, que é produzir determinada proteína, para a fábrica de proteínas da célula", comenta. Esse mecanismo faz desse tipo de vacina uma fórmula mais focada contra o agente infeccioso e pode ser adaptada para outras infecções com poucas mutações genéticas. "Provavelmente, novas gerações de vacinas serão produzidas com essa plataforma", aposta. Inclusive, essa estratégia pode ser reproduzida em larga escala, dentro de laboratórios.

Dito tudo isso, é válido ressaltar que vacinas de mRNA não alteram o código genético da pessoa imunizada, como vinham propagando algumas fake news.

O que falta para uma vacina contra a COVID-19?

As vacinas candidatas contra a COVID-19 foram desenvolvidas em tempo recorde na história da medicina, já que o coronavírus só se tornou mundialmente conhecido em dezembro de 2019, a partir de casos identificados na China. Em janeiro, pesquisadores chineses já divulgavam o sequenciamento genômico do novo agente infeccioso na internet e podiam estudá-lo, antes dos primeiros casos chegarem aos seus respectivos países.

Desde então, o mundo iniciou uma corrida por vacinas contra o coronavírus e, hoje, a OMS contabiliza mais de 200 imunizantes em desenvolvimento. Entre eles, estão os modelos da Pfizer e da Moderna, mas será que eles estariam realmente prontos para a vacinação em massa? "O resultado é surpreendentemente bom. Esses resultados ainda são da indústria e precisam de uma série de confirmações, mas eles parecem nos indicar que, talvez, não seja tão difícil transpor a barreira da imunidade e conseguir produzir vacinas com um bom efeito protetor contra o SARS-CoV-2", explica Zanetta.

Por exemplo, é preciso confirmar se a proteção contra a infecção por coronavírus é boa em todas as idades e, até o momento, os dados confirmam isso. Outro ponto é entender quanto tempo a imunidade desenvolvida dura. Nesse aspecto, mesmo que seja uma imunidade de um ano, como garante a vacina da gripe, já poderá ser uma ferramenta efetiva contra a pandemia. Por último, é observar se as pessoas vacinadas irão desenvolver quadros graves (ou não) da infecção.

Outros modelos de vacinas contra a COVID-19

Além das vacinas com mRNA, há uma série de estratégias biotecnológicas para o desenvolvimento da vacina contra a COVID-19. Em comum, a maioria dos imunizantes tem como alvo as espículas do coronavírus, também conhecidas como as proteínas spike. Para isso, outras pesquisas adotaram estratégicas com o coronavírus inativado ou ainda com um vetor viral.

Vacina de Oxford usa outros tipos de vírus para promover imunização (Imagem: Reprodução/ Public Domain Pictures/ Pixabay )

No caso do laboratório chinês Sinovac, em parceria com o Instituto Butantan, a vacina CoronaVac foi desenvolvida a partir de fragmentos do coronavírus inativados, ou seja, quando o vírus já está "morto". Quando o sistema imunológico entra em contato com essas partes, ele desenvolve anticorpos específicos. Além dessa plataforma, a vacina Sputnik V, o modelo da Johnson & Johnson e o imunizante de Oxford, criado em parceria com a farmacêutica AstraZeneca, adotam um vetor viral não replicante para promover a imunidade.

Na composição de Oxford, a vacina ChAdOx1 nCoV-19 utiliza um adenovírus encontrado em chimpanzés e que não causa reação em humanos. Antes de ser inserido na fórmula, esse adenovírus foi editado geneticamente, perde sua capacidade de reprodução e também tem incluída, em seu material genético, a proteína spike do coronavírus. Em outras palavras, o vírus modificado carrega um identificador da COVID-19 e, assim, espera-se que as pessoas que receberam a vacina desenvolvam anticorpos contra a doença.

Vacina da COVID-19 só em 2021

Por mais que as outras estratégias não sejam tão surpreendentes para o campo da ciência, o professor Zanetta esclarece: "Mesmo as vacinas fabricadas no Brasil, com técnicas mais tradicionais [CoronaVac e de Oxford], podem ainda apresentar uma resposta do sistema imune melhor do que, originalmente, nós avaliávamos". Isso significa que também serão ferramentas igualmente importantes no controle da pandemia da COVID-19 e não devem ser descartadas.

Entretanto, o médico sanitarista faz uma ressalva quanto as expectativas sobre a chegada de um ou dois imunizantes. "Esta vacina não é para este ano. Se tudo der certo, a aplicação da vacina acontecerá em março, abril e maio", afirma Zanetta. Diante desse coronograma e com a necessidade de duas doses para a imunização completa, a primeira leva de vacinados deve acontecer entre junho e julho de 2021. Outro ponto é que, em um primeiro momento, não haverá doses suficientes para todos e a OMS estima que, se tudo correr conforme o esperado nos estudos clínicos, cerca de 20% da população mundial será vacina ainda no ano que vem. Até lá, as medidas de proteção contra a COVID-19 deverão ser mantidas.

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Vacinas de mRNA contra COVID: o que são e por que vão revolucionar a ciência?

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Desde o início da pandemia da COVID-19, mais de 55 milhões de pessoas contraíram o novo coronavírus (SARS-CoV-2), sendo que 1,3 milhão foi a óbito devido à infecção, segundo os dados levantados pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Nesse cenário, autoridades e pesquisadores apostam no desenvolvimento de vacinas seguras e eficazes para barrar o contágio, como os imunizantes com RNA mensageiro (mRNA).

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Bioinformática como ferramenta para cura de doenças mortais

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Bioinformática como ferramenta para cura de doenças mortais

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A bioinformática é um campo interdisciplinar que une matemática e teoria da informação para aplicação nas áreas de estudo da biologia. A bioinformática vem permitindo que cientistas obtenham informações jamais antes alcançadas acerca do material genético de sistemas biológicos. Nesse sentido, a bioinformática pode ser uma poderosa ferramenta para o estudo de doenças hereditárias que matam milhões de pessoas todos os anos. Nessa palestra para o TEDx Talks, Spencer Hall, especialista em estatística e portador de uma doença hereditária,  mostra como a bioinformática pode modificar a medicina moderna, revolucionando a forma como tratamos doenças atualmente.

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Bioinformatics: A way to deciphere DNA and cure life's deadliest diseases | Spencer Hall | TEDxUGA

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Quais são os locais onde se produz ciência no Brasil?

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Quais são os locais onde se produz ciência no Brasil?

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Diante da dificuldade do biotecnologista e profissionais de áreas correlatas em encontrar instituições de pesquisa aplicadas à área da biotecnologia no Brasil, o grupo do site Profissão Biotec desenvolveu esse e-book que apresenta 37 institutos de pesquisa brasileiros, de iniciativas públicas e privadas, voltados para a biotecnologia. Todos os institutos estão separados por região e pela área de atuação de cada um deles. Para quem quiser conhecer um pouco mais sobre os locais que produzem pesquisa biotecnológica no Brasil, vale a pena conferir!

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Institutos de Pesquisa Brasileiros - Profissão Biotec.pdf

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Carne vegetal: como a biotecnologia pode impulsionar essa nova tendência?

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Carne vegetal: como a biotecnologia pode impulsionar essa nova tendência?

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Nos últimos anos muitos consumidores estão optando por reduzir ou eliminar o consumo de alimentos de origem animal. Nesse cenário, a carne vegetal vem ganhando bastante espaço no mercado. A startup americana Impossible foods  utilizou métodos biotecnológicos para identificar, multiplicar e utilizar na fabricação de carnes vegetais a leg-hemoglobina uma proteína de origem vegetal semelhante à hemoglobina, dando à carne vegetal a cor e o aroma da carne vermelha e a enriquecendo com ferro.

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Nos últimos anos, muitos consumidores vêm mudando seus hábitos alimentares e, por diferentes razões, estão optando por reduzir ou eliminar o consumo de alimentos de origem animal. E umas das opções que está ganhando espaço no mercado é a carne vegetal. Pensando nisso, o Profissão Biotec mostra a importância da biotecnologia para o desenvolvimento desse produto e os impactos positivos na economia e meio ambiente. Vamos conferir?

Carne vegetal, o que é isso?

Apesar do Brasil liderar a produção de carne bovina, com exportação recorde em 2019, a busca por outras opções de alimentação vem crescendo. Neste contexto a carne vegetal aparece como uma alternativa para aqueles que, por diferentes motivos, querem reduzir ou deixar de consumir produtos de origem animal.

A carne vegetal nada mais é do que um produto de origem vegetal, feito a base de proteínas de grão de bico, ervilha e soja, que imita a carne bovina na aparência, textura e sabor. É considerada uma opção nutritiva, que atua como fonte de proteínas e não contém colesterol, além de ser uma alternativa mais sustentável pois não requer utilização animal, gerando economia de água (de acordo com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária- Embrapa - para produção de 1kg de carne bovina são necessários 15,5 mil litros de água).

Por que escolher a carne vegetal?

Diversos são os motivos que fazem alguém optar pelo de consumo carne vegetal. Entre eles, podemos destacar:

Estilo de vida mais saudável, com redução do consumo de gorduras saturadas;

Preocupação com meio ambiente, uma vez que a produção agropecuária é uma das principais causas de desmatamento, consumo de água e emissão de gases de efeito estufa;

Estilo vegetariano/ vegano que optam por produtos cruelty-free(nome dado a produtos ou atividades que não são testados ou causem sofrimento em animais);

Questões religiosas, que podem impulsionar as buscas por opções que substituam a carne animal.

Segundo o Ibope, 14% da população brasileira declara-se vegetariana e nas regiões metropolitanas (São Paulo, Curitiba, Recife e Rio de Janeiro) esse número sobe para 16%, o que corresponde a 30 milhões de brasileiros. Além disso, de acordo com a pesquisa Estilos de Vida 2019, da Nielsen, 73% dos consumidores brasileiros entrevistados afirmaram estar dispostos a pagar mais caro por marcas que pensam no meio ambiente. Os resultados dessas pesquisas demonstram que a carne vegetal tem um mercado promissor no Brasil!

Atentos a essa mudança de hábitos da população, as empresas passaram a investir em tecnologias para elaborar opções de plant-based meat (carne feita de plantas) e tornar essa carne vegetal mais saborosa e atrativa para os consumidores ainda interessados no sabor da carne. E, nesse contexto, a biotecnologia tem grande contribuição.

Hambúrguer de carne vegetal da Beyond Meat. Fonte: Beyond Meat

Carne vegetal made in Brazil

Em maio de 2019, foi colocado no mercado brasileiro o primeiro hambúrguer vegetal que promete ter a aparência e o gosto de carne bovina. O produto a base de proteína isolada de soja, de grão-de bico e de ervilha, possui cor avermelhada por suco de beterraba. E segundo Marcos Leta, dono da foodtech (tecnologias de alimentos inovadores) Fazenda Futuro, a carne vegetal tem sabor, textura e aroma idênticos ao da carne vermelha, e um valor nutricional similar.

Divulgação da carne moída vegetal. Fonte: Fazenda Futuro/ Divulgação

Nosso mercado é inclusivo... tanto para o carnívoro que quer diminuir o consumo de carne, por questões de colesterol, quanto para vegano ou vegetariano, que abdicou por questões de ética animal, de desmatamento. Enquanto um campo de futebol de boi alimenta uma pessoa por ano, o mesmo espaço com produção de vegetais alimenta 14 pessoas no período." Marcos Leta, da Fazenda do Futuro

Um dos produtos da Fazenda Futuro, que promete uma carne vegetal com sabor, textura e aroma idênticos ao da carne vermelha. Fonte: Futuro Burger/Divulgação

A Embrapa Agroindústria de Alimentos, no Rio de Janeiro, também desenvolveu um hambúrguer vegetal à base de proteína texturizada de soja e fibra de caju. " O projeto está sendo feito em parceria com uma empresa para obter uma formulação que se assemelhe sensorialmente ao hambúrguer bovino " destaca Janice Ribeiro Lima pesquisadora da empresa.

Outras marcas brasileiras também já se mobilizam para entrar nesse mercado. A Marfrig, uma das maiores fornecedoras brasileiras de carne bovina anunciou uma parceria com uma empresa norte americana para produção e comercialização de hambúrgueres vegetais no Brasil enquanto a JBS, principal produtora mundial de proteína animal, lançou o Incrível Burger, feito à base de soja e beterraba.

Biotecnologia na produção da carne vegetal

A startup norte-americana Impossible Foods elaborou uma carne vegetal cuja cor avermelhada não vem da beterraba e sim de uma proteína semelhante à hemoglobina.

Carne vegetal da Impossible Foods com textura, cor e aroma semelhante a carne animal. Fonte: Impossible Foods

Foi identificado um componente da hemoglobina que é responsável pela cor vermelha da carne crua e pelo cheiro exalado durante o cozimento. Os cientistas da empresa descobriram que em raízes de plantas leguminosas também havia uma proteína, chamada leg-hemoglobina, que possui estrutura e função muito semelhante à hemoglobina.

Por meio de técnicas de engenharia genética, os cientistas modificaram a Pichia pastoris (um tipo de levedura) para que ela produzisse leg-hemoglobina de soja e a cultivaram em fermentadores, multiplicando a proteína de interesse. Com isso a empresa obteve, em larga escala, o componente que dá a carne vegetal a cor e o aroma da carne vermelha, além de enriquecê-la com ferro.

A empresa francesa Louis Dreyfus Company também utiliza processos biotecnológicos, como a fermentação e a engenharia de alimentos vegetais para produzir alternativas que substituirão produtos à base de origem animal. "Queremos prover soluções para o aumento da oferta de proteínas de uma maneira sustentável. Nesse sentido, opções de proteína alternativa são fundamentais ", ressalta Kristen Weldon, diretora de Inovação de Alimentos da Louis Dreyfus Company.

"Carne de laboratório": outra alternativa que utiliza a biotecnologia

Além da carne vegetal, produzida exclusivamente a partir de produtos vegetais, o mercado também aposta nas carnes de laboratório ou carnes sintéticas (cell-based meat ou carne feita de células). Esse produto é obtido a partir de células animais; porém, sem o sacrifício animal. A primeira carne sintética foi desenvolvida pela Universidade de Maastricht, na Holanda, pelo professor de fisiologia Mark Post.

Mark Post, criador do primeiro hambúrguer sintético (carne in vitro). Fonte: Mosa Meats - Divulgação

Nessa técnica, é realizada a extração de células-tronco de um fragmento de tecido muscular do animal (coletado por meio de biópsia). Em seguida, as células indiferenciadas se multiplicam em meio de cultura específico, gerando milhares de células. Com auxílio de um biorreator (aparelho similar ao utilizado na fermentação de leveduras) é realizada a produção em larga escala. As células musculares aglutinam-se formando filamentos de tecido muscular e, algumas semanas depois, podem ser processados como carne moída.

Atualmente diversas empresas, como a israelense Aleph Farms, e startups, como a brasileira Biomimetic Solutions, estão desenvolvendo tecnologias para aprimorar as pesquisas e a produção de carne .

Custos e investimentos

Embora o custo de produção dessas novas opções de carnes ainda seja alto, devido às tecnologias empregadas na sua produção, o potencial produtivo é muito promissor. De acordo com o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, com o cultivo de 6,2 mil células-tronco seria possível produzir um volume correspondente ao consumo mundial de carne bovina.

Nos Estados Unidos, os "hambúrgueres feito de plantas" já são um sucesso de vendas. Entre março de 2016 e março de 2019, as vendas aumentaram 42%, enquanto as vendas de carne animal cresceram apenas 1%. Segundo a empresa de análises Grand View Research, a estimativa é que esse mercado movimente até US$ 5,8 bilhões em 2022. As ações das grandes empresas desse mercado, como a Beyond Meat, tem recebido investimentos de famosos, como cofundador da Microsoft Bill Gates e o ator Leonardo DiCaprio.

A carne vegetal é segura?

Um dos grandes desafios na comercialização da carne vegetal é a comprovação da segurança e qualidade do produto. As empresas precisarão identificar para o consumidor as substâncias empregadas na fabricação dos produtos e comprovar a segurança alimentar e a qualidade nutricional dos mesmos.

Além disso, estudos sobre o impacto ambiental desses novos produtos ainda estão em andamento. Por enquanto, um dos estudos mais recentes, realizado pela Universidade de Michigan (Estados Unidos), comprovou que comparado com a carne vermelha, a produção da carne vegetal consome 99% menos água, utiliza 46% menos energia e reduz em 90% a emissão de gases que causam o efeito estufa.

O público alvo desses produtos pode ser composto pelos vegetarianos (aqueles que não consomem carne), veganos (aqueles que não consomem qualquer produto de origem animal), flexitarianos (pessoas que seguem a dieta vegetariana, mas que ocasionalmente consomem carne) ou simplesmente aqueles que buscam consumir produtos que estejam alinhados com o que eles buscam ou acreditam.

Polêmicas à parte, existem aqueles que não trocam a carne animal por nada ou não gostam do sabor da carne vegetal, mas também aqueles dispostos a experimentar novas possibilidades. Seja qual for o seu perfil, certamente você será beneficiado por algum avanço biotecnológico nas suas futuras refeições. E você, o que achou dessa novidade? Já experimentou algum desses produtos? Conta pra gente!

Texto revisado por Priscila Esteves e Carolina Vasconcelos

Referências:

A carne do futuro poderá ser 100% carne e 0% animal. Servido? Por Vanessa Barbosa. Disponível em: <https://exame.abril.com.br/ciencia/futuro-podera-ser-livre-de-carne-como-a-conhecemos-servido/>. Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

A preservação da biodiversidade, a terceira via sustentável ecológica e economicamente para salvar a Amazônia. Por Ricardo Machado. Disponível em: http://www.ihu.unisinos.br/78-noticias/567402-a-preservacao-da-biodiversidade-a-terceira-via-sustentavel-ecologica-e-economicamente-para-salvar-a-amazonia Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Aqui não tem carne. Por Fabio Moitinho. Disponível em: https://www.dinheirorural.com.br/aqui-nao-tem-carne/ Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Bife de laboratório. Por Suzel Tunes. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/2019/06/03/bife-de-laboratorio/ Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Brasil deve ter exportação recorde de carne bovina em 2019. Disponível em: https://veja.abril.com.br/economia/brasil-deve-ter-exportacao-recorde-de-carne-bovina-em-2019/ Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Brasileiros buscam produtos mais saudáveis, aponta estudo. Por Renato Pezzotti. Disponível em: https://economia.uol.com.br/noticias/redacao/2019/08/27/brasileiros-buscam-produtos-mais-saudaveis-aponta-pesquisa.htm Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Carnes de laboratório são alento para os que lutam pelo direito dos animais à vida. Por Cida de Oliveira. Disponível em: https://www.redebrasilatual.com.br/ambiente/2019/04/carnes-de-laboratorio-sao-alento-para-quem-luta-pelo-direito-dos-animais-a-vida/ Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Carne vegetal é a nova tendência do mercado para o futuro.Agência O Globo. Disponível em: https://epocanegocios.globo.com/Mercado/noticia/2019/08/carne-vegetal-e-nova-tendencia-do-mercado-para-o-futuro.html Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Corrida pelo hambúrguer vegetal usa biotecnologia em busca da imitação perfeita. Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/mercado/2019/08/startups-impulsionam-producao-de-hamburguer-vegetal.shtml Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

Empresário quer salvar o mundo com hambúrguer vegano que sangra. Disponível em: https://www1.folha.uol.com.br/ambiente/2019/05/empresario-quer-salvar-o-mundo-com-hamburguer-vegano-que-sangra.shtml Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

La ganadería deberá adaptarse a la demanda vegana. Disponível em: https://www.bioeconomia.info/2019/04/20/la-ganaderia-debera-adaptarse-a-la-demanda-vegana/ Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

O sucesso da 'carne vegana', que movimenta mercado alimentício e ganha investimentos de celebridades. BBC News-Brasil. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-48373738. Acesso em 26 de fevereiro de 2020.

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Carne vegetal: como a biotecnologia pode impulsionar essa nova tendência?

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A busca por alimentos saudáveis e bem estar animal está abrindo espaço para a carne vegetal, mostramos como a biotecnologia é importante nesse mercado.

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Geração de bioenergia a partir de resíduos

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Geração de bioenergia a partir de resíduos

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A crescente demanda global por energias renováveis vem impulsionando estudos na área de produção de biogás, sobretudo utilizando resíduos orgânicos, que seriam inutilizados e provavelmente se acumulariam em lixões, produzindo poluentes e atraindo vetores de doenças.

O mundo é moldado a partir de pequenas mudanças como essa. O uso de biogás é menos prejudicial à camada de ozônio, mais barato e uma forma sustentável de gerir os resíduos industriais. Atualmente, empresas utilizam carros e têm programas para geração de biogás dentro do seu espaço, gerando economia para ela e livrando o meio ambiente.
O futuro do biogás depende apenas de políticas de implementação, pois o potencial de geração de energia a partir do biogás é de suprir 70% da demanda de combustível no Brasil, e 36% da demanda energética total.
O processo se utiliza de matéria orgânica, muitas vezes cascas de frutas, vinhaça(que é o resíduo da produção de álcool a partir da cana-de-açúcar, bem como o soro do leite. Essa matéria serve de substrato para vários microorganismos, que em um processo que se utiliza de vários agentes biológicos, acaba produzindo no final da sua cadeia alimentar biogás, como o metano, e outros produtos como o dióxido de hidrogênio.
Sendo assim, o biogás tem o potencial para mudar o que pensamos acerca da energia sustentável, e a nossa atmosfera agradece se começarmos a utilizar dessa forma de energia mais limpa que os atuais combustíveis fósseis.

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Há muitas reflexões e diálogos sobre o uso de combustíveis fósseis, uma vez que são fontes de energia que geram poluentes e estão associados ao aquecimento global e às mudanças climáticas. Nesse sentido, a busca por fontes renováveis de energia está tomando cada dia mais espaço e tem gerado muitas pesquisas científicas.

A produção de energia por fontes renováveis (bioenergia) vem crescendo e é altamente promissora (para saber mais acesse este texto do PB). Por serem derivadas de biomassa renovável, essas fontes alternativas de energia podem substituir, parcial ou totalmente, combustíveis derivados de petróleo e gás natural. Essa energia pode ser utilizada para gerar calor, eletricidade ou combustível (para saber mais sobre biocombustíveis acesse aqui) para motores de combustão. E o melhor, caro leitor, elas são biodegradáveis e provocam menor impacto ao meio ambiente.

Pensando no crescimento populacional e no aumento da industrialização, uma enorme quantidade de resíduos orgânicos é produzida diariamente e podem ser fonte de biomassa para a produção desses biocombustíveis. Assim, podemos - por meio de medidas sustentáveis - ao mesmo tempo remediar os efeitos indesejáveis dos resíduos e produzir energia e combustível, minimizando efeitos adversos a nossa natureza! Se você quer saber mais sobre como a biotecnologia auxilia na produção sustentável, acesse esse texto aqui.

Vamos conferir alguns estudos promissores sobre fontes de biomassa residual para produção de bioenergia:

Casca de laranja e banana

A produção de laranja no Brasil é considerada a maior do mundo. Com isso, estima-se que 9 milhões de toneladas de resíduos são gerados por ano, uma vez que cerca de metade do peso da laranja é formada por casca e bagaço. Já a produção anual de banana no país é de aproximadamente 7 milhões de toneladas e cerca de 3 milhões de toneladas de resíduos são gerados anualmente.

Em um estudo desenvolvido na Unesp e apoiado pela FAPESP, esses resíduos foram utilizados para a produção de etanol, onde inicialmente passaram por uma hidrólise ácida e em seguida por hidrólise enzimática. A mistura foi filtrada para retirada de inibidores e então encaminhada para a fermentação alcoólica, utilizando-se um consórcio das culturas deZymomonas mobilis (bactéria)e Pichia stipitis (levedura).

Com os valores obtidos nesse estudo, estima-se que se todos os resíduos gerados da produção de laranja e banana fossem convertidos em etanol, a produção anual seria de 658 milhões de litros. Tal valor representaria aproximadamente 1,72% da produção de etanol a partir de cana-de-açúcar safra 2018/2019. Incrível pensar em como é possível aproveitar esses resíduos, não é mesmo?!

Vinhaça

A vinhaça é o principal resíduo da produção de álcool a partir da cana-de-açúcar. Em média, são gerados de 12 a 14 litros de vinhaça para cada litro de etanol destilado. No entanto, esse resíduo tem grande potencial para a produção de biometano (CH ₄), uma vez que apresenta alta carga de matéria orgânica que pode ser utilizada no processo de biodigestão anaeróbia.

Processo de biodigestão anaeróbia da vinhaça para produção de metano.
Fonte: Calegari, 2017, p.23 (adaptado de Harper e Pohland, 1986).

O processo fermentativo para a produção do biogás é complexo, envolvendo quatro etapas e diferentes agentes microbiológicos. No primeiro estágio ocorre a hidrólise de compostos orgânicos complexos por bactérias hidrolíticas; em seguida, compostos de cadeia menor são oxidados por bactérias acidogênicas que geram ácidos orgânicos. Na etapa posterior, os ácidos orgânicos são consumidos por bactérias acetogênicas e transformados em acetato e hidrogênio e, por fim, arqueas metanogênicas metabolizam esses compostos em gás metano e dióxido de hidrogênio.

O biogás tem poder calorífico de 5000 a 7000 kcal/m ³ e, de acordo com o artigo da Revista Fapesp, em uma usina que produz 50% de etanol, 50% de açúcar e moagem de 4 milhões de toneladas de cana/ano seria possível fornecer 28 milhões de m/ano desse gás. Tal valor corresponde a uma capacidade anual de 65 mil megawatts hora (MWh) de eletricidade.

Soro de leite

O soro provindo da produção de queijos está entre os principais efluentes das indústrias de laticínios, formado por 95% de água, 4% de lactose e 1% de proteína. Durante o processo são produzidos 9 litros de soro para cada litro de queijo e infelizmente esse resíduo, se não reaproveitado, pode se tornar um problema ambiental.

Uma pesquisa desenvolvida pelo Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), mostrou que o soro de leite pode ser fonte de matéria-prima para a produção de etanol. O material lácteo, em biorreatores, é convertido em bioetanol por meio das leveduras do gênero Kluyveromycese, posteriormente, destilado. Os resultados mostram que um rendimento de 70 g/L de lactose é convertida em torno de 35 g/l de etanol.

Ainda são necessários mais estudos e aperfeiçoamento das técnicas, mas são resultados promissores que nos mostram como resíduos industriais podem ser bem reaproveitados e gerar energia para a própria indústria.

Pensando no momento de transição energética em que o mundo vem passando nos dias atuais, as fontes alternativas de energia renovável e sustentável são de grande relevância. Para saber mais sobre a produção industrial sustentável, acesse esse texto aqui.

Esses são apenas alguns exemplos de resíduos industriais com potencial para geração de bioenergia. De toda forma, a biotecnologia vem auxiliando com ferramentas pertinentes o uso de microrganismos adequados para cada tipo de matéria-prima. No Brasil, por exemplo, cerca de 45% da energia e 18% dos combustíveis consumidos já são de fontes renováveis, de acordo com a Agência Nacional de Petróleo, gás natural e biocombustíveis (ANP). Contudo, ainda precisamos estreitar o elo entre as pesquisas científicas e as indústrias para alcançarmos resultados mais promissores.

E você, gostou de saber mais sobre esse tema tão interessante e imprescindível para o futuro da nossa sociedade? Comente aqui e compartilhe com seus amigos.

Texto revisado por Carolina Vasconcelos e Thaís Semprebom

Referências:
Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). Biocombustíveis. Disponível em: http://www.anp.gov.br/biocombustiveis. Acesso em: 23 abr. 2019.
BiodieselBr. Sobre os biocombustíveis. 2009. Disponivel em: https://www.biodieselbr.com/ biodiesel/definicao/ biocombustiveis. Acesso em: 23 abr. 2019.
CALEGARI, R. P. Produção de biogás a partir de vinhaça concentrada. 75 p. Dissertação (Mestrado) - Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba/SP, 2017.
Revista Fapesp. Resíduos de laranja e banana podem contribuir para a produção de etanol. 2015. Disponível em: http://agencia.fapesp.br/residuos-de-laranja-e-banana-podem- contribuir-para-a-producao-de-etanol/20889/. Acesso em: 22 abr. 2019.
Revista Globo Rural. Laboratório produz etanol a partir de soro de leite. 2012. Disponível em: http://revistagloborural.globo.com/Revista/Common/0,,EMI320091-1 8531,00-LABORATORIO+PRODUZ+ETANOL+A+PARTIR+DE+SORO+DE+LEITE.html. Acesso em: 23 abr. 2019.
Revista Pesquisa. Vinhaça para gerar energia. 2015. Disponível em: http://revistapesquisa.fapesp.br/2015/12/15/vinhaca-para-gerar-energia/. Acesso em: 22 abr. 2019.

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Geração de bioenergia a partir de resíduos

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Há muitas reflexões e diálogos sobre o uso de combustíveis fósseis, uma vez que são fontes de energia que geram poluentes e estão associados ao aquecimento global e às mudanças climáticas. Nesse sentido, a busca por fontes renováveis de energia está tomando cada dia mais espaço e tem gerado muitas pesquisas científicas.

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Aplicações terapêuticas de proteínas vegetais, pelo prof Hermógenes (DBBM-UFC).

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Aplicações terapêuticas de proteínas vegetais, pelo prof Hermógenes (DBBM-UFC).

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Aplicações terapêuticas de proteínas vegetais - Profa Hermógenes (DBBM-UFC)

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