A ascensão meteórica da genômica
Cientistas estão fazendo avanços incríveis na criação de soluções de melhoria de culturas agrícolas de longo prazo por meio da modificação dos materiais genéticos das culturas na produção de sementes. Embora controverso para alguns, o objetivo é dar aos agricultores acesso a culturas que produzem mais, com uma dependência reduzida de pesticidas, ao mesmo tempo em que se tornam mais resistentes à seca.
Novas tecnologias de engenharia genética, como a edição de genoma CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) e RTDS (Rapid Trait Development System), estão tornando possível modificar organismos vivos de maneiras específicas com mais facilidade.
De acordo com a Heinrich Boll Foundation, sediada em Berlim, mais de 1.000 centros de pesquisa estão gerando dados sobre sequências de genoma em um ritmo alucinante. Até 2025, haverá mais dados sobre genômica do que sobre astronomia, afirma.
Identificar e patentear as principais sequências genéticas em culturas agrícolas já está em andamento há algum tempo, mas incorporar sequências em culturas vivas é a nova tecnologia que está mudando a indústria. Não é tanto ler genomas, mas sim a capacidade de escrever e reescrever DNA. Uma lista crescente de técnicas de engenharia genética baseadas em "edição genética" rápida e flexível e síntese de DNA prometem que os códigos de DNA de culturas podem ser facilmente remodelados usando ferramentas digitais e laboratoriais.
Tecnologia CRISPR
Em Long Island, Nova York, cientistas pesquisadores do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) estão conectando o poder inexplorado da edição do genoma para melhorar as plantações. Ele está permitindo que cientistas pesquisadores alterem facilmente sequências de DNA e modifiquem a função do gene. Atualmente usando tomates, o CSHL mobilizou a tecnologia CRISPR — segmentos de moléculas de ácido nucleico capazes de aumentar ou diminuir expressões genéticas específicas dentro das plantas — para gerar rapidamente variantes da planta. Ele pode exibir um amplo espectro de três características agrícolas separadas, mas cruciais, para melhor rendimento: formato da planta, tamanho do fruto e arquitetura de ramificação. Suas muitas aplicações potenciais incluem a correção de defeitos genéticos e o tratamento e prevenção da disseminação de doenças. O método é projetado para funcionar em todas as culturas de combustível, ração e alimentos, incluindo trigo, milho, arroz e sorgo.
Ao usar a tecnologia CRISPR para alterar sequências regulatórias, a equipe do CSHL está tendo um impacto mais sutil em características quantitativas. O que está beneficiando a agricultura comercial é a flexibilidade das variações genéticas produzidas em CRISPR em vez de deletar ou inativar as proteínas que elas codificam... e é mais provável que forneça para melhorar as características de rendimento.
“O que demonstramos com cada uma das características foi a capacidade de usar CRISPR para gerar novas variações genéticas e de características que os criadores podem usar para adaptar uma planta às condições”, diz o pesquisador-chefe e professor da CSHL Zachary Lippman em um comunicado à imprensa da empresa. “Cada característica agora pode ser controlada da mesma forma que um interruptor dimmer controla uma lâmpada, trabalhando com o DNA nativo e aprimorando o que a natureza forneceu, o que acreditamos que pode ajudar a quebrar as barreiras de rendimento.”
Rendimento10 Biociências
Outra empresa líder no campo da agritech é a Yield10 Bioscience, sediada em Boston, que abriu em janeiro de 2017. Ela também opera o Oilseeds Center of Excellence em Saskatchewan, Canadá. A empresa está focada no desenvolvimento de novas tecnologias para alcançar melhorias radicais na produtividade das colheitas para aumentar a segurança alimentar global.
“Nós surgimos do principal programa de pesquisa em ciência de cultivos da Metabolix, redirecionando o fluxo de carbono em sistemas vivos para produzir produtos e, em 2016, nos reestruturamos e reformulamos a marca em torno da missão da ciência de cultivos”, Dr. Oliver P. Peoples, Presidente e CEO da Rendimento10, diz.
O Yield10 se concentrou em identificar novos traços para aumentar o rendimento inerente das culturas nas principais culturas comerciais em linha da América do Norte, incluindo canola, soja e milho. Embora a introdução de traços de OGM para resistência a pesticidas e herbicidas tenha aumentado o rendimento dessas culturas, Peoples diz que melhorias adicionais significativas no rendimento podem ser alcançadas por meio dos complementos do Yield10.
“Canola, soja e milho são os mercados mais valiosos para sementes biotecnológicas avançadas”, diz Peoples. “Essas culturas comerciais são atualmente OGM para tolerância a herbicidas ou resistência a pragas, e estamos desenvolvendo novas características de rendimento para empilhar no germoplasma de elite existente. É aqui que achamos que nossa tecnologia pode ter o maior impacto.”
Em 2017, a Yield10 assinou uma licença de pesquisa com a Monsanto para testar o C3003, um novo gene de característica de rendimento, em seu programa de desenvolvimento de soja. Ela também está desenvolvendo uma série de características para aumentar o teor de óleo em culturas de sementes oleaginosas que são acessíveis usando edição de genoma. "A aceitação da edição de genoma em geografias fora dos EUA pode estender o alcance de nossas tecnologias de rendimento de culturas", diz Peoples.
A Monsanto introduziu recentemente sementes de algodão e soja geneticamente modificadas que podem resistir ao herbicida dicamba. Esses produtos capturaram mais de 20% de campos de soja dos EUA e 50% de campos de algodão dos EUA em apenas dois anos, de acordo com dados da Monsanto. Ela está mirando mais de 50% do mercado de soja dos EUA em 2019.
“Há várias empresas que produzem sementes geneticamente modificadas”, diz Scott Partridge, vice-presidente de estratégia global da Monsanto. “Eles podem escolher não usar nossos produtos se quiserem, mas queremos garantir que eles tenham essa escolha.”
O Yield10 se diferencia por seu foco fundamental em “construir plantas melhores” com base em engenharia metabólica avançada para descobrir e implantar novos genes de características de rendimento que melhoram a eficiência da fotossíntese e a conversão de carbono fixo em semente ou biomassa, diz Peoples. “Além disso, a tecnologia de edição de genoma CRISPR e sua classificação como uma ferramenta de melhoramento molecular tem o potencial de acelerar significativamente o desenvolvimento e a comercialização de novas características para culturas comerciais em linha e culturas especiais”, acrescenta. “Agora, a chave é identificar novos genes alvos para edição. O Yield10 tem um rico pipeline de características em desenvolvimento que planeja testar sozinho e em combinação para identificar as características de melhoria de rendimento mais promissoras para comercialização.”
Tecnologia Cibus Global RTDS
Capitalizando no pivô que ocorre dentro do melhoramento de culturas em si devido ao custo do desenvolvimento de culturas transgênicas, juntamente com uma crescente falta de aceitação global para essas tecnologias, está a Cibus Global, sediada em San Diego. Com a indústria mudando de seu foco histórico na tecnologia transgênica para o novo campo de melhoramento não transgênico por meio de mutagênese direcionada, a Cibus está ajustando uma tecnologia de edição genética que melhora a resiliência de uma cultura, permanecendo cuidadosamente fora da linha de OGM.
A Cibus desenvolveu o avançado sistema de melhoramento não transgênico RTDS, que é conhecido por sua abordagem não-OGM. “Nossa primeira safra comercial, SU Canola, é uma safra tolerante a herbicidas que é mais robusta e menos suscetível a estilhaços quando as plantas se desfazem no chão”, diz James Radtke, que supervisiona o desenvolvimento de produtos da Cibus. “É uma safra fácil de trabalhar em laboratório, e uma que estamos vendendo diretamente.”
A Cibus quer ser uma empresa baseada em características trabalhando com parceiros. Ela também está trabalhando em programas para linho, arroz e batatas. As batatas são menos propensas à requeima — a doença fúngica por trás da fome da batata de 1845 — e seu arroz e linho também são tolerantes a herbicidas.
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