Uma equipe multidisciplinar do Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC) e do Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) desenvolveu uma técnica pioneira que permite reprogramar funções genéticas em bactérias sem a necessidade de inserir material genético externo, como ocorre na maioria dos processos biotecnológicos atuais.
A estratégia, chamada de GenRewire, representa uma mudança de paradigma na engenharia genética, ao permitir que as proteínas nativas do genoma bacteriano adotem novas funções por meio da reprogramação computacional, sem comprometer o equilíbrio biológico da célula.
Reprogramação de bactérias de dentro para fora: como o GenRewire funciona
Tradicionalmente, a biotecnologia recorreu à introdução de genes exógenos — frequentemente por meio de plasmídeos — para dotar as bactérias de capacidades úteis, como a produção de compostos industriais ou a degradação de contaminantes.
O GenRewire propõe uma alternativa radical: modificar computacionalmente as proteínas já presentes no genoma, sem alterar sua estrutura básica ou adicionar elementos externos.
Segundo o pesquisador Manuel Ferrer (ICP-CSIC), coordenador do estudo, “se as proteínas nativas podem ser redesenhadas para realizar novas tarefas, não é necessário alterar o equilíbrio genético com DNA estrangeiro”.
Bactérias que degradam plástico sem alterar sua natureza
Para validar essa tecnologia, os cientistas aplicaram o GenRewire à bactéria Escherichia coli, conseguindo que ela degradasse nanoplásticos de PET (Polietileno Tereftalato), presentes em embalagens e têxteis. Esse resultado foi obtido por meio da reprogramação de duas proteínas nativas, sem introduzir genes externos.
O pesquisador Víctor Guallar (BSC) destaca que a abordagem combina inteligência artificial, supercomputação e edição genética precisa, permitindo que as proteínas modificadas substituam as originais sem afetar a estabilidade celular.
Inteligência artificial e supercomputação a serviço da biologia
O processo começa com a análise computacional do genoma bacteriano, identificando proteínas suscetíveis a modificações. Em seguida, por meio de algoritmos estruturais e simulações mecânicas, elas são redesenhadas para desempenhar funções específicas.
“Em apenas três ou quatro semanas, conseguimos reprogramar a bactéria virtual graças ao poder do supercomputador MareNostrum 5 e aos avanços em IA estrutural”, explica Joan Giménez (BSC), um dos principais autores.
Vantagens em relação à engenharia genética clássica
Ao contrário dos métodos tradicionais, o GenRewire evita problemas de crescimento celular, instabilidade genética e rejeição imunológica, por não introduzir DNA estranho. As pesquisadoras Paula Vidal e Laura Fernández (CSIC) destacam que “é possível redesenhar bactérias de dentro para fora, respeitando sua natureza biológica”.
Além disso, o método poderia ser aplicado a outros organismos, incluindo cultivos agrícolas e células humanas, abrindo novas possibilidades na biotecnologia médica, bioeconomia circular e edição genética ética. Ao eliminar genes externos, as barreiras legais e sociais são reduzidas, comuns na modificação genética convencional.
Uma ferramenta fundamental para a biotecnologia do futuro
O GenRewire não somente complementa a engenharia metabólica clássica, mas a supera em termos de precisão, sustentabilidade e aceitação social. Sua aplicação na degradação de plásticos demonstra seu potencial para abordar problemas ambientais urgentes e transformar resíduos em produtos de valor agregado.
Esse avanço posiciona a biotecnologia computacional como uma ferramenta estratégica para o desenvolvimento de soluções genéticas responsáveis, capazes de reprogramar organismos sem alterar sua essência.
