Antes considerado uma fantasia, o esforço para sequenciar o DNA de milhões de espécies ganha impulso

Seis anos atrás, neste mês, os cientistas lançaram um esforço extremamente ambicioso para sequenciar os genomas de cerca de 1,67 milhão de plantas, animais, fungos e outros micróbios – essencialmente todos os eucariotos conhecidos, ou espécies com células complexas. Custaria cerca de US $ 4,7 bilhões e levaria 10 anos, mas seus líderes argumentaram que ter tantas sequências completas de DNA esclareceria a evolução da vida, ajudaria na conservação, melhoraria a agricultura e até ajudaria a saúde humana.

Hoje, o chamado Projeto Biogenoma da Terra (EBP) continua bem aquém de arrecadar os bilhões necessários e está anos atrasado. Mas não é mais pura aspiração, como os organizadores deixaram claro em uma reunião que terminou na semana passada. Seus parceiros em todo o mundo sequenciaram 3.000 genomas até agora, abrangendo 1.060 famílias eucarióticas, e dizem que estão a caminho de atingir 10.000 espécies – a meta para a primeira fase do projeto – até 2026.

“Dobramos o número de genomas feitos pelo esforço nos últimos 2 anos”, diz um arquiteto do projeto, o genomicista Harris Lewin, da Universidade Estadual do Arizona, onde fica o secretariado da EBP. Os líderes do projeto agora esperam atingir a meta de 1,67 milhão de espécies até 2032 e, por centenas de milhões de dólares, menos do que o previsto, graças às velocidades mais rápidas, custos mais baixos e maior precisão do sequenciamento de DNA atual.

Atualmente, a fase 1 deve custar US$ 265 milhões – menos da metade da estimativa inicial – e a EBP diz que tem financiamento suficiente para cobrir o trabalho da França, do Programa Horizonte 2020 da União Europeia, da instituição de caridade Wellcome do Reino Unido e de outros países, filantropias e fontes – uma empresa de metais investiu US$ 25 milhões para sequenciar espécies brasileiras. O investimento será recompensado espetacularmente, diz Antonio Baeza, ecologista evolutivo da Universidade Clemson, que não faz parte do esforço. “Em algum nível, estamos todos envolvidos com este projeto porque todos lucraremos com isso.”

Lewin e outros anunciaram o esboço básico da EBP em uma reunião de 2017: os cientistas começariam sequenciando um membro de cada uma das cerca de 10.000 famílias eucarióticas, variando de leveduras e protistas a plantas e animais mais complexos. Em seguida, eles esperavam expandir para 180.000 espécies – uma de cada gênero eucariótico e, eventualmente, dentro de uma década, lidar com todas as 1,67 milhão (veja a tabela abaixo).

Genomas para todos

O Projeto BioGenoma da Terra não será concluído até 2028, como originalmente esperado, mas seu plano revisado de três fases ainda pode ser feito até 2032 se for encontrado dinheiro suficiente.

Dados: Projeto BioGenoma da Terra *Exclui o fundo de “impacto” de US$ 500 milhões recém-proposto para usar genomas para conservação e outros fins, particularmente no Sul Global.

Quinze países aderiram rapidamente. Mas, no início, grande parte do trabalho da EBP ocorreu em grandes centros de sequenciamento, como o BGI na China e o Wellcome Sanger Institute no Reino Unido, que acaba de tornar público seu 2000º genoma – uma planta de água doce nativa da Europa e da Ásia chamada Myriophyllum alterniflorum (milfoil de água alternativa) que se tornou invasora na América do Norte, entupindo os cursos d’água. Plantas e animais em regiões distantes e mais pobres, muitas vezes os que mais precisam de proteção e estudo científico, tendem a ser sequenciados com menos frequência. “A PBE foi desenvolvida com participação mínima do sul global”, diz Baeza.

Até agora, cientistas de 28 países em seis continentes estão envolvidos, e muitos estão fazendo grande parte do sequenciamento dentro de suas fronteiras, de acordo com Lewin. Ao todo, a EBP tem 58 “afiliados”, com alguns sequenciando certos grupos taxonômicos, outros focando em espécies locais e regionais e alguns que escolhem espécies com base na conservação ou nas necessidades agrícolas. Cada afiliado apresenta seus próprios fundos e sua própria lista de espécies, contando com a EBP para definir padrões de qualidade do genoma, desenvolver protocolos de sequenciamento e evitar a duplicação de esforços.

“Agora temos um fórum comum para aprendermos juntos como produzir genomas com a mais alta qualidade possível”, diz Alexandre Aleixo, biólogo evolutivo do Instituto Tecnológico Vale, afiliado da EBP no Brasil. De fato, para os 150.000 genomas agora planejados para a fase 2 da PBE, os cientistas esperam produzir genomas de “referência” altamente detalhados em vez de rascunhos de 180.000 como originalmente previsto, diz Lewin.

Até o momento, os sequenciadores associados à EBP estão produzindo cerca de 20 genomas eucarióticos detalhados por semana. A produção precisa atingir rapidamente 67 desses genomas por semana para cumprir o prazo da fase 1 de 2026 e 721 genomas por semana para atingir o prazo da fase 2 de 2030, calcula Lewin. Como resultado, um dos principais objetivos do projeto é desenvolver conhecimentos genômicos e recursos de sequenciamento em mais lugares. Também criou dois comitês para abordar questões éticas, legais, de diversidade e inclusão e ajudar a trabalhar em direção à distribuição equitativa de dados, tecnologia e conhecimento em todo o mundo, não apenas nos países ricos.

A neurocientista da Universidade Rockefeller, Sadye Páez, co-presidente do painel de justiça e inclusão, está satisfeita com o fato de a EBP estar prestando atenção às questões de diversidade, mas enfatiza que mais deve ser feito. “Há um espírito de querer se comunicar, construir e desenvolver capacidades. Mas, novamente, as disparidades dentro do sistema e das estruturas [da ciência ocidental] impedem o progresso em muitas frentes.

Para ajudar a corrigir algumas disparidades, a Wellcome Sanger desenvolveu um protótipo de laboratório portátil de sequenciamento de DNA do tamanho de um contêiner de 9 metros que poderia levar o sequenciamento avançado para países que não o possuem. “Agora estamos procurando financiadores para apoiar a ideia”, diz o biólogo evolutivo Mark Blaxter, da Welcome Sanger, observando que cada unidade custaria cerca de US $ 5,5 milhões para instalar e operar por 3 anos. Ele espera que projetos em todo o mundo solicitem pelo menos 30 dessas “gBoxes” – e diz que, se cada uma sequenciar de 1000 a 3000 genomas por ano, a meta da fase 2 poderá ser alcançada.

Alguns podem acabar na África, onde o recém-criado Projeto BioGenoma Africano já estabeleceu quatro “nós”, no Marrocos, Nigéria, África do Sul e Quênia, e tem planos para mais. Não tem nenhum grande país ou financiamento dedicado em toda a África, mas reuniu um apoio modesto de 43 instituições, cinco corporações e nove projetos de genoma. Anne Muigai, geneticista populacional da Universidade de Defesa Nacional do Quênia, diz que outro desafio tem sido “mudar a mentalidade de muitos cientistas africanos”, já que antes eles sempre enviavam amostras para o exterior para sequenciamento.

Com foco em espécies africanas de importância econômica ou que precisam de conservação, o projeto já sequenciou 20 genomas, incluindo o de um girassol com propriedades medicinais, a ovelha zulu, e uma árvore frutífera da floresta, a maçã estrela branca. Em última análise, a meta é 100.000 genomas em 10 anos. O esforço africano “fez alguns dos avanços mais impressionantes de qualquer lugar no treinamento de pessoas para trabalhar em genômica da biodiversidade, apoiar seu projeto e criar [uma] comunidade de cientistas”, diz o genomicista Nathaniel Jue, da Universidade Estadual da Califórnia, na Baía de Monterey.

O Projeto Chileno 1000 Genomas, que teve que reunir recursos de vários centros focados em conservação, oceanos, bioinformática e genômica, está enfatizando o alcance e o sequenciamento, diz Miguel Allende, cientista do genoma da Universidade do Chile que coordena o esforço. Uma votação pública selecionou a primeira espécie a ser sequenciada, e cientistas chilenos estão hospedando laboratórios de genoma em escolas de ensino médio.

De volta ao Norte Global, as tensões entre dois dos países cujos cientistas lançaram o esforço, os Estados Unidos e a China, preocupam alguns apoiadores. E os bancos de dados de genoma da China ainda não são completamente compatíveis com a compilação pesquisável de sequências e informações associadas da EBP. “Este é um campo em que os dois países devem coordenar e colaborar”, diz Guojie Zhang, biólogo evolutivo da Universidade de Zhejiang que ajudou a conceber a PBE.

Ainda precisando de vários bilhões de dólares, a EBP claramente enfrenta muitos outros desafios para conseguir sequenciar toda a vida eucariótica. Mas Zhang não tem certeza se verificar todas as espécies é importante no final. Mesmo que decifre apenas 1% dos genomas pretendidos, diz ele, isso “pode levar a contribuições significativas para nossa compreensão da biodiversidade e dos ecossistemas”.

Fonte: Science.