Durante séculos, o ovo tem sido visto como um dos sistemas de suporte de vida mais sofisticados da natureza. Dentro de uma casca selada, protege um embrião em crescimento, gere a humidade, regula as trocas gasosas e fornece nutrientes.
Há décadas que os cientistas tentam reproduzir este processo fora do corpo de uma ave, mas todas as tentativas esbarraram no mesmo obstáculo: os ovos naturais são muito mais complexos do que parecem à primeira vista.
Agora, a empresa de biotecnologia Colossal Biosciences afirma ter finalmente ultrapassado essa barreira.
Ovos artificiais fazem nascer pintainhos
A Colossal Biosciences, conhecida pelos seus projectos ambiciosos de desextinção envolvendo espécies como o mamute-lanoso e o tilacino, anunciou que conseguiu fazer nascer pintainhos saudáveis através de um sistema de ovo totalmente artificial.
Em nenhuma fase os pintainhos se desenvolveram dentro de uma casca biológica. Em vez disso, cresceram no interior de uma estrutura concebida por engenharia para imitar - e melhorar - o desenho da natureza.
Este avanço poderá alterar a biologia da conservação, a investigação sobre reprodução das aves e até a produção farmacêutica.
Sistemas anteriores sem casca falharam
Desde a década de 1980, investigadores têm testado formas de desenvolver embriões de aves sem casca.
Algumas abordagens anteriores permitiam um crescimento parcial fora do ovo, mas dependiam de grandes quantidades de oxigénio puro para manter os embriões vivos.
Isso trouxe dificuldades consideráveis: ambientes com oxigénio elevado podem danificar o ADN e aumentar os riscos de saúde para os animais em desenvolvimento. Além disso, tornam praticamente inviável qualquer aplicação em grande escala.
As exigências de oxigénio travavam o progresso
Nem um incubatório comercial nem um programa de conservação conseguem, de forma realista, operar com um fornecimento contínuo de oxigénio de grau médico.
Os ovos naturais fazem a troca de oxigénio de forma muito mais eficiente, e replicar essa capacidade tornou-se um dos maiores desafios científicos na biologia das aves.
A Colossal seguiu outra estratégia. Em vez de aumentar a concentração de oxigénio, a empresa decidiu redesenhar a própria casca.
Engenheiros redesenham a casca do ovo
O ovo artificial recorre a uma estrutura em treliça combinada com uma membrana à base de silicone. Em conjunto, permitem que o oxigénio atravesse a superfície de forma eficiente, mantendo condições atmosféricas normais.
Na prática, isto significa que os embriões podem crescer com os mesmos 21 por cento de oxigénio que as pessoas respiram diariamente.
Por agora, a casca é produzida por impressão 3D, embora a empresa planeie mudar para moldação por injecção no futuro, para aumentar a escala de fabrico.
O sistema foi igualmente concebido para caber em incubadoras comerciais padrão, já usadas em explorações agrícolas e laboratórios.
“ O embrião precisa de um lugar para crescer que recapitule a troca de gases, a humidade e o ambiente mecânico de um ovo natural - em qualquer tamanho que a espécie exija ”, explicou ao Earth.com o Dr. George Church, co-fundador da Colossal e professor de Genética na Harvard Medical School.
“ O ovo artificial da Colossal resolve a dimensão da escalabilidade. É uma tecnologia de plataforma, e as suas implicações vão muito além de qualquer espécie isolada. ”
Cascas transparentes revelam o desenvolvimento
Existe ainda outra vantagem: a observação directa. A casca mantém-se maioritariamente transparente, o que permite aos cientistas acompanhar o desenvolvimento embrionário em tempo real, sem abrir nem danificar a estrutura.
“ Cada novo sistema escalável para desextinção é, no fim de contas, um problema de biologia embrulhado num problema de engenharia. O ovo artificial é um exemplo perfeito ”, afirmou Ben Lamm, CEO e co-fundador da Colossal Biosciences.
“ Restaurar espécies como o Moa Gigante da Ilha Sul não é apenas reconstruir genomas antigos e editar PGCs - exige construir um sistema de incubação completamente novo, onde não existe qualquer substituto e que escale de formas que a biologia comum simplesmente não consegue. ”
Ovos de moa exigem nova incubação
O ovo artificial não foi pensado apenas para galinhas.
Um dos principais motores deste projecto é o Moa Gigante da Ilha Sul, uma ave extinta e não voadora da Nova Zelândia. O moa desapareceu há cerca de 600 anos, mas a Colossal espera que, no futuro, a tecnologia possa eventualmente permitir o seu regresso.
Isso coloca um problema complexo: os ovos de moa eram enormes, cerca de 80 vezes maiores do que os ovos de galinha e muito maiores do que qualquer ovo posto por aves actuais.
Nenhuma espécie moderna poderia, de forma realista, servir como progenitor substituto.
Ovos artificiais substituem progenitores substitutos
Um sistema de incubação artificial contorna esse bloqueio.
“ O embrião precisa de um lugar para crescer que recapitule a troca de gases, a humidade e o ambiente mecânico de um ovo natural - em qualquer tamanho que a espécie exija ”, disse o Dr. George Church, co-fundador da Colossal e professor de Genética na Harvard Medical School.
“ O ovo artificial da Colossal resolve a dimensão da escalabilidade. É uma tecnologia de plataforma, e as suas implicações vão muito além de qualquer espécie isolada. ”
Um único sistema adapta-se a muitas aves
Um dos pontos mais relevantes desta tecnologia é a sua versatilidade.
A casca artificial pode ser ajustada para diferentes espécies, desde pequenas aves canoras até ovos muito maiores do que os produzidos por aves modernas.
Os investigadores já estão a testar versões maiores, pensadas para espécies que ultrapassam os limites de tamanho dos substitutos existentes.
A empresa está também a desenvolver sistemas de auto-eclosão e ferramentas robóticas para transferência de embriões. Estas melhorias podem reduzir erros de manuseamento e aumentar a consistência ao longo do desenvolvimento.
Este tema é importante porque a investigação em reprodução de aves tem tido dificuldade em acompanhar os progressos alcançados nos mamíferos.
A investigação sobre reprodução das aves ficou para trás
Tecnologias de reprodução em mamíferos - como a fertilização in vitro (FIV), a transferência de embriões e a gestação por substituição - transformaram a investigação e a agricultura há décadas.
Com as aves, trabalhar foi sempre muito mais difícil, porque os embriões se desenvolvem no interior de ovos selados. Esse sistema natural de protecção acabou por se tornar também uma barreira científica.
“ O conjunto de ferramentas de reprodução aviar tem ficado atrás dos sistemas de mamíferos durante décadas porque as aves apresentam desafios de desenvolvimento únicos. O ovo artificial muda isso ”, afirmou a Dra. Beth Shapiro, directora científica (Chief Science Officer) da Colossal.
Para investigadores que trabalham com aves ameaçadas, essa ausência de ferramentas tem limitado os esforços de conservação durante anos.
Programas de conservação ganham novas ferramentas
As populações de aves em todo o mundo estão a diminuir rapidamente. Mais de metade das espécies apresenta reduções populacionais e uma em cada oito enfrenta riscos de extinção, segundo a BirdLife Internacional.
Só a América do Norte perdeu quase três mil milhões de aves desde 1970, de acordo com investigação publicada pelo Laboratório de Ornitologia de Cornell.
Programas de reprodução em cativeiro enfrentam dificuldades frequentes, porque algumas espécies reproduzem-se mal em cativeiro ou não têm espécies substitutas adequadas para métodos reprodutivos avançados.
O ovo artificial pode abrir outra via: os cientistas poderão, potencialmente, salvar embriões frágeis que, de outra forma, falhariam.
Embriões em biobancos ganham nova esperança
Material genético congelado e guardado em biobancos também poderá tornar-se mais útil se os embriões deixarem de precisar de um hospedeiro natural para completar o desenvolvimento.
“ A capacidade de incubar embriões de aves fora de uma casca biológica - em qualquer tamanho e em incubadoras comerciais padrão - é uma capacidade que os programas de conservação simplesmente não têm hoje ”, disse Matt James, Chief Animal Officer e líder da The Colossal Foundation.
Medicina e biotecnologia podem beneficiar
Esta tecnologia pode igualmente ter impacto na medicina e na biotecnologia. Galinhas geneticamente modificadas já são usadas para produzir proteínas terapêuticas, como anticorpos monoclonais e citocinas, no interior das claras.
Ainda assim, introduzir edições genéticas em embriões de aves continua a ser um processo trabalhoso e difícil de acompanhar.
Uma casca artificial transparente altera esse cenário: os investigadores passam a ter acesso contínuo ao desenvolvimento embrionário, permitindo observação mais próxima e experiências mais controladas.
“ Criámos um novo sistema de cultura sem casca que é totalmente escalável e biologicamente exacto ”, afirmou o Professor Andrew Pask, director de Biologia (Chief Biology Officer) na Colossal.
“ O genoma é a planta, mas sem um lugar para construir, não significa nada. ”
Incubação artificial entra numa nova era
O ovo artificial não é apenas uma experiência isolada. Faz parte de um impulso mais amplo para sistemas de gestação concebidos por engenharia.
A Colossal está também a desenvolver tecnologias relacionadas com úteros artificiais e sistemas de implantação para mamíferos.
O objectivo mais amplo é evidente: genomas recuperados e ADN editado só têm utilidade se os cientistas conseguirem, de facto, desenvolver animais vivos a partir deles.
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