Enviar drogas para o Planeta Vermelho seria caro e impraticável. Mas e se os astronautas pudessem cultivar sua própria farmácia ao chegar lá?
Os escritores de ficção científica têm sonhado com uma missão tripulada a Marte há mais de um século. Mas foi só depois que Wernher von Braun publicou a tradução em inglês de seu livro, The Mars Project, em 1953, que a ideia foi retirada do reino da ficção para a realidade.
O Projeto Marte apresenta um caso impressionante para a viabilidade técnica de chegar a Marte, delineando com extraordinária especificidade como 10 veículos espaciais, cada um tripulado com 70 pessoas e usando propelente convencional, poderiam realizar uma viagem de ida e volta ao Planeta Vermelho.
Embora a ciência tenha se desenvolvido consideravelmente desde que o livro foi publicado, os desafios ainda permanecem, desde projetar um habitat respirável até o cultivo de alimentos nutritivos. Mas há outra questão em que um projeto de pesquisa da NASA chamado Centro para a Utilização da Engenharia Biológica no Espaço (CUBES) vem trabalhando desde 2017, que é tão essencial para o sucesso de longo prazo de um assentamento humano fora do planeta quanto o ar ou comida: tratar doenças.
É um problema complicado que não tem uma resposta fácil. Que tal embalar o transporte com remédios? Isso pode parecer uma solução realista à primeira vista, mas os astronautas não podem saber com antecedência todas as maneiras pelas quais eles podem ficar doentes. Existem alguns riscos conhecidos no envio de vida humana a Marte, como os efeitos da menor gravidade do planeta na densidade óssea e na massa muscular ou a exposição potencial à radiação cósmica conforme os astronautas deixam a capa protetora da atmosfera terrestre. Mas embalar remédios para todas as contingências seria caro e ocuparia um precioso espaço de carga.
Nem poderiam os astronautas depender de remessas oportunas da Terra, devido à longa distância entre nosso planeta e Marte. As espaçonaves que pousaram em Marte levaram quase um ano para chegar lá. O Perseverance, o mais recente rover robótico enviado a Marte em 30 de julho de 2020, deve pousar no momento em que você ler isto: mais de 200 dias após o lançamento. É muito tempo para entregar medicamentos ou suprimentos urgentes que salvam vidas.
Soluções sintéticas
Em vez de enviar astronautas ao espaço com um estoque finito e caro de medicamentos, os cientistas abordaram o problema de maneira um pouco diferente. E se os astronautas pudessem fabricar em Marte o que precisam?
Esta é uma das soluções que o CUBES, Instituto de Pesquisa em Tecnologia Espacial fundado pela NASA em fevereiro de 2017, está tentando desenvolver. E está fazendo isso usando as ferramentas e técnicas da biologia sintética – um campo científico que usa a engenharia para construir novos organismos biológicos sob demanda.
“Se pudéssemos fazer com que a vida programável fizesse as coisas para nós, então não teríamos que levar em conta todas as possibilidades antes de partirmos, porque a vida é programável de maneiras que outras coisas não são”, diz Adam Arkin, diretor da CUBES. Arkin passou sua carreira investigando como, como ele diz, “construir coisas da vida”, desenvolvendo sistemas de biofabricação mais sustentáveis. Marte apresentou um ambiente desafiador ideal para essas aspirações; afinal, é um ambiente imprevisível e extremo onde os humanos devem, por necessidade, gastar todos os recursos disponíveis. “Se pudéssemos construir algo que pudesse ser cultivado, essencialmente, como uma fábrica, poderíamos reduzir os custos e aumentar a eficiência e resiliência quando você [estiver em Marte]”, diz ele.
Plantas programáveis
As “fábricas” que Arkin prevê podem incluir tecnologia para programar plantas, como alface e espinafre, e micróbios, como espirulina, para produzir medicamentos estáveis. Uma das quatro divisões da CUBES, a Food and Pharmaceuticals Synthesis Division (FPSD), está explorando alguns métodos diferentes para melhor aproveitar os organismos que ocorrem naturalmente para a produção farmacêutica. Por exemplo, existe o modelo de estoque de sementes: sementes de uma planta que foi geneticamente modificada para produzir uma molécula alvo (um medicamento), são enviadas na espaçonave com os astronautas. Então, uma vez que uma colônia humana tenha sido estabelecida em Marte, os colonos poderiam cultivar essas plantas e consumir diretamente a planta para obter o medicamento, ou extrair o componente medicinal, purificá-lo e injetá-lo como fazemos com muitos medicamentos na Terra.
Para produzir essas plantas, o FPSD está usando uma técnica mais antiga chamada transformação de agrobacterium, um processo no qual a bactéria chamada Agrobacterium tumefaciens é usada como um veículo para entregar um sistema de expressão de DNA no genoma da planta. Ao introduzir um novo DNA na planta-alvo, os cientistas são capazes de induzir a planta a produzir uma proteína terapêutica que não produziria de outra forma. Outro método envolve a síntese de genes que codificam qualquer droga que um astronauta possa precisar em Marte, ou a seleção de um tipo de biblioteca de DNA e, em seguida, injetar genes diretamente na planta.
“Quando você está falando sobre biologia sintética, uma das coisas poderosas sobre isso é que você pode sintetizar DNA para uma variedade de propósitos. Então, ter uma capacidade de síntese de genes no planeta, eu acho que seria uma ferramenta muito valiosa”, diz Karen McDonald, chefe do FPSD e professora de engenharia química na Universidade da Califórnia, Davis. Uma vez sintetizados, os genes poderiam ser introduzidos diretamente nas plantas sob demanda por meio de uma ferramenta chamada arma de genes, um dispositivo balístico que atira partículas de DNA na superfície de uma folha com tanta força que penetra na parede celular da planta, permitindo o material genético para ser introduzido no organismo.
O que isso parece na prática? Um dos principais projetos da divisão é produzir um peptídeo de proteína em plantas de alface que poderia ser usado para tratar osteopenia ou osteoporose por meio da transformação de agrobacterium. Ao propagar a planta por várias gerações, os pesquisadores serão capazes de selecionar as linhagens que produzem as quantidades mais estáveis da droga de uma geração para a outra. Eles também estão olhando para outras verduras com folhas, como o espinafre, como plataformas potenciais para drogas. Essas plantas não apenas têm sido usadas com frequência em experimentos da NASA, mas também têm um índice de colheita muito alto, o que significa que a maior parte ou todas as plantas podem ser consumidas como alimento, o que as torna prováveis candidatas para uma missão a Marte.
Mas o trabalho tem seus desafios, agravados pelas demandas do ambiente marciano.
O próximo planeta
“Como engenheiros, trabalhamos com projetos de sistemas sob restrições”, diz McDonald. “Mas as restrições com as quais estamos lidando aqui na Terra não são nada como as restrições que você pode ter em uma missão a Marte.” Sua equipe enfrenta dois desafios conectados: aperfeiçoar métodos para extrair de plantas de forma barata e eficiente e purificar compostos que são seguros para os astronautas injetarem e determinar quanto do medicamento realmente iria para a corrente sanguínea. McDonald diz que os astronautas podem precisar trazer algum equipamento de diagnóstico para garantir que o medicamento seja purificado e seguro para consumo.
Embora o CUBES tenha seus olhos postos nas estrelas, este trabalho também traz questões importantes para a vida na Terra. Arkin diz que é improvável – e imprudente, do ponto de vista de saúde e segurança – que essa tecnologia elimine a produção em grande escala de produtos farmacêuticos aqui na Terra. Mas isso não significa que a pesquisa do CUBES não tenha o potencial de perturbar radicalmente a maneira como comemos e cultivamos as coisas aqui, particularmente nas próximas décadas, conforme a mudança climática se intensifica, a população global aumenta e nossos recursos naturais continuam a diminuir.
“[CUBOS] era sobre a ideia de que, sim, Marte é o próximo planeta que podemos visitar, mas nosso planeta está mudando a uma taxa tão alta que temos que lidar com o? próximo planeta ?aqui também”, diz Arkin. “E se pudermos construir uma fábrica autotrófica de autoconstrução que possa sustentar 10 pessoas em alimentos, combustível, produtos farmacêuticos e materiais de construção, a partir de dióxido de carbono e luz e resíduos, isso seria um enorme benefício para a humanidade em todos os lugares. Isso nos prepararia para nosso próximo planeta aqui.”
Publicado em 27/02/2021 10h27
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