'Possibilidades infinitas': os químicos mudando moléculas átomo por átomo

Um novo método chamado “edição de esqueleto” oferece uma maneira extremamente simplificada de alterar a matéria, abrindo caminho para inovações que mudam o mundo em medicina personalizada e plásticos sustentáveis

Pergunte a Mark Levin o que o entusiasma em seu trabalho, e o professor associado de química da Universidade de Chicago poderá atuar como poeta. “Somos um dos únicos campos da ciência cuja essência é fazer coisas que nunca existiram em nenhum outro lugar do universo e que nunca teriam existido se não intervêssemos”, entusiasma-se. “Conseguimos manipular a matéria no nível atômico para moldá-la para qualquer propósito que possamos imaginar.”

Algumas dessas coisas que nunca teriam existido são de imenso valor para a humanidade. Dos corantes sintéticos ao celulóide, dos materiais aos medicamentos, a química sintética tornou o nosso mundo um lugar mais rico e ajudou-nos a viver mais tempo para desfrutá-lo.

Com esforço suficiente, os químicos de hoje podem sintetizar quase qualquer molécula imaginável, mas os seus métodos são limitados, dependendo dos blocos de construção moleculares disponíveis e exigindo potencialmente muitas etapas. “A abordagem adotada para fazer isso é adicionar outros grupos químicos à molécula já existente, o que a altera apenas na sua periferia”, explica o professor Richmond Sarpong, químico da Universidade da Califórnia, Berkeley.

Quando se trata de alterar uma molécula existente de forma mais fundamental – como nos anéis de átomos de carbono no centro de muitos compostos orgânicos – Levin compara esses átomos e ligações aos conectores e hastes de um conjunto Tinkertoy infantil: “É muito óbvio quando você Você está olhando para o brinquedo que a melhor maneira de trocá-lo seria tirar a parte que você não quer e colocar a nova”, diz. “Sempre me incomodou que isso não seja algo que tenhamos capacidade de fazer quimicamente.”

Isto é, não até agora.

Inspirados em parte pela revolucionária tecnologia de edição de genoma Crispr-Cas9, Levin e Sarpong estão entre um punhado de químicos que desenvolvem novos métodos para inserir, excluir e trocar átomos individuais dentro de moléculas. Eles chamam isso de “edição de esqueleto” e esperam que isso mude seu campo – e o nosso mundo.

A palavra “edição” evoca químicos alterando átomos com pares de pinças nanoscópicas, mas isso estaria longe de ser eficiente. “Se você quisesse fazer uma toupeira”, explica Levin, referindo-se a uma unidade de medida usada em química, “você teria que pegar aquela pinça e fazer isso 1.023 vezes”.

Em vez disso, nesta nova abordagem eles utilizam reagentes químicos, catalisadores ou luz, para realizar edições quintilhões de vezes. “O que estamos fazendo essencialmente é projetar moléculas que se comportem como aquela pinça”, explica Levin.

Nesse sentido, a edição de esqueletos é uma continuação da química sintética estabelecida – não tanto uma ferramenta única, mas uma caixa de ferramentas em constante crescimento. “[Não é] uma coisa”, diz Sarpong. “É um conceito, uma forma de pensar, que desencadeou uma nova forma de ver as coisas e está a produzir resultados que eu não poderia ter imaginado há cinco anos.”

Alguns dos resultados mais interessantes, pelo menos para Sarpong e Levin, estão no desenvolvimento de medicamentos.

Os cientistas geralmente produzem novos medicamentos identificando um alvo biológico que desempenha algum papel numa doença e, em seguida, examinando centenas de milhares de moléculas para encontrar um composto “atingido” que possa interagir com ele. “Fazer moléculas para um projeto de descoberta de medicamentos requer muitas etapas químicas e um tempo significativo”, reconhece David Blakemore, chefe de síntese, inflamação, imunologia e química anti-infecciosa da Pfizer.

Nas últimas décadas, isto tem sido feito cada vez mais com computadores, e o chamado rastreio in silico está agora tão avançado que a química sintética por vezes tem dificuldade em acompanhar.

“Posso projetar uma molécula que pareça sensata ou que siga todas as regras da química”, diz o Dr. Robert Scoffin, CEO da Cresset, empresa de descoberta de medicamentos com sede em Cambridge, “e os caras dos sintéticos olharão para ela e dirão: 'Sinto muito , Eu realmente não posso chegar lá, ou vai custar tanto que realmente não vale a pena chegar lá.'”