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No MIT, laboratório permite ensinar e praticar biologia sintética globalmente

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sábado, 21 janeiro 2023 17:45

Áreas

Bioinformática. Biologia. Biologia Sintética. Biotecnologia. Educação. Genética. Laboratórios. Microbiologia.

Como manter aulas práticas de Laboratório de Biologia Sintética durante uma pandemia?

Com uma equipe de professores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Escola Médica de Harvard, nos Estados Unidos, assistentes de ensino e estudantes descreveram – em um novo artigo publicado na revista científica Nature Biotechnology – uma possível resposta à questão, envolvendo robôs e assistentes trabalhando em conjunto no laboratório, em uma nova maneira de projetar e realizar experimentos que poderão ser acessados em vários lugares do mundo.

O Dr. David S. Kong, diretor da Comunidade de Biotecnologia do MIT Media Lab, leciona a disciplina ‘How to Grow (Quase) Anything (HTGAA)‘ – ou ‘Como cultivar (quase) qualquer coisa’ – junto com o Dr. Joseph Jacobson, também professor do MIT Media Lab, e o Dr. George Church, professor da Escola Médica de Harvard.

Como explicou o professor David Kong, o curso foi inspirado pelo Dr. Neil Gershenfeld, professor do MIT e diretor do Center for Bits and Atoms, no popular curso de prototipagem rápida ‘How to Make (Quase) Anything’: “O primeiro design do currículo tinha fortes ligações metafóricas com a fabricação digital, mas [as propostas] foram mapeadas para a biologia. Ao longo dos anos, desenvolvemos o curso para focar na construção de conjuntos de habilidades essenciais para permitir que os bioentusiastas, independentemente de sua experiência anterior em biologia, realmente se expressem criativamente usando sistemas vivos.”

Os participantes da última turma do curso HTGAA desenvolveram um dispositivo que monta cascas de proteínas semelhantes a vírus para possível entrega de drogas, um biorreator que produz compostos aromáticos para astronautas e bioarte de um mapa-múndi ‘pintado’ usando bactérias.

O objetivo sempre foi compartilhar as ferramentas e o conhecimento da biologia sintética com o público mais amplo possível, indo além dos pesquisadores de biologia molecular para artistas, engenheiros e defensores da justiça social, entre outros.

A turma, especialmente em sua nova forma híbrida de ensino a distância discutida no artigo, tem o potencial de ‘democratizar a biologia sintética’, em um momento em que “estamos prestes a converter grande parte – ou toda – a fabricação, de materiais inteligentes para computação, de baseado em física e química para baseado em biologia”, disse o Dr. George Church, que às vezes é chamado de ‘pai da genômica’ e um dos principais especialistas em biologia sintética e genômica.

“Vivemos em uma era em que muitas tecnologias poderosas são desenvolvidas e geralmente beneficiam um setor privilegiado e de elite da sociedade. Acredito que, por razões morais e também por razões de inovação, é importante que diversas comunidades em todo o mundo tenham acesso a essas ferramentas e tecnologias e aprendam a usá-las com segurança e ética”, disse o professor David Kong.

Robôs para resgate

O curso começou em 2015 como uma iniciativa de educação global inspirada no curso do professor Gershenfeld, ministrado globalmente em uma rede de mais de 2.500 laboratórios comunitários. Em suas primeiras edições, o HTGAA foi ensinado tanto para a rede Fab Lab quanto para a rede global de biologia da comunidade, que o professor David Kong ajuda a organizar por meio da Global Community Bio Summit.

Em 2019, os professores Kong e Church ofereceram pela primeira vez o HTGAA para alunos de pós-graduação do MIT e da Universidade Harvard. Mas em março de 2020, no meio do curso, a pandemia iminente forçou o fechamento quase total dos prédios e laboratórios do MIT.

Sem acesso a um laboratório para realizar experimentos e os alunos impossibilitados de colaborar presencialmente, os instrutores redesenharam o curso em 2021. Então, alunos passaram a acessar palestras virtuais de pesquisadores e especialistas em ética de renome mundial, mas também realizavam atividades de simulações de experimentos baseados na nuvem. Eles aprenderam a codificar seus projetos finais para que um robô de manipulação de líquidos no MIT pudesse realizar seus experimentos, às vezes com a ajuda de um assistente de ensino, enquanto observavam o processo remotamente.

Os pesquisadores estavam expandindo os aspectos virtuais disponíveis para as turmas de antes de 2020, “mas nosso compromisso foi acelerado pelo infeliz desastre da COVID-19”, disse o professor Church. “Isso nos capacitou a melhorar muito em tornar a orientação o mais real possível por meio on-line e tornar os ‘laboratórios em nuvem’ de robôs fáceis e acessíveis.”

Desde então, alunos de seis continentes se juntaram às turmas do MIT, disse o Dr. David Kong, muitos deles sem experiência em biologia molecular. A aula inclui um ‘campo de treinamento’ em noções básicas de biologia para aqueles que precisam, mas “nós realmente nos concentramos na construção de habilidades”, acrescentou o professor. “Você aprende apenas a teoria suficiente para entender o que está fazendo no laboratório, mas o aspecto principal são as técnicas práticas de laboratório de biologia sintética que os alunos adquirem a cada semana.”

Eyal Perry, assistente de pesquisa do Media Lab e principal autor do artigo da Nature Biotechnology, foi um aluno da turma da pandemia de 2020 que voltou como assistente de ensino em 2021. Ele disse que o foco na codificação e simulação de experimentos deu aos alunos uma linguagem compartilhada que é incomum em biologia de bancada de laboratório.

“Nós meio que começamos por causa da pandemia, mas acho que podemos ter descoberto algo que é fundamental para a educação futura. Acho que essa ideia de biologia por meio do código, aprendendo como executar protocolos e fazer coisas usando robôs e código, pode ser uma nova maneira de fazer as coisas à medida que avançamos para uma nova era na biologia sintética”, destacou Eyal Perry.

Crescimento global

Os educadores e alunos descrevem um futuro de ensino em rede, centros regionais e sites super-core que possam conectar os alunos com níveis crescentes de tecnologia e colaboração. Em Taiwan, por exemplo, um participante do HTGAA já configurou um nó ativo para estudantes, disse o professor Kong.

O Dr. David Kong acrescentou que os ex-alunos têm sido vitais no “crescimento das turmas e, à medida que o alcance global se expande, estamos realmente construindo uma comunidade de aprendizado global inovadora, rica e poderosa, que vai muito além do curso em si”.

Dominika Wawrzyniak foi participante global do HGTAA em 2021 e, posteriormente, assistente de ensino global em 2022. Agora estudante de doutorado em Engenharia Biomédica na Universidade de Nova York, ela diz que a aula é “também muito gratificante para pessoas que já estão na própria área, porque você encontra tantas abordagens diferentes para a biologia sintética que são únicas apenas devido ao fato de que as pessoas têm origens muito diferentes.”

Envolver designers, artistas, engenheiros e pensadores com a prática da biologia sintética “é a melhor maneira de fazer uma revolução tecnológica. Não estamos tentando ensinar tudo neste curso, mas realmente abrir portas, e, muitas vezes, a porta é o que falta para as pessoas”, concluiu Eyal Perry.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Becky Ham, MIT Media Lab. Imagem: Alunos estudam E.coli fluorescente embutida em fibras. Fonte: Rosalie Lin, MIT.

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