Atualmente, muito se fala no desenvolvimento de novos produtos de base microbiana para utilização na agricultura, os denominados bioinsumos.
O que muitos não sabem, porém, é que o caminho a ser percorrido, desde a identificação, na natureza, de um microrganismo com potencial biotecnológico para utilização na agricultura, até a apresentação ao mercado do produto final, que contém tal microrganismo e/ou seu derivado como ingrediente ativo, é altamente complexo do ponto de vista científico e oneroso do ponto de vista financeiro.
Em outras palavras, fazer pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) a partir de biotecnologia microbiana e bioprocessos industriais, e transformar tudo isso em um produto comercial, vencendo todos os níveis de maturidade tecnológica (TRL), é muito desafiador. As etapas são complexas, demandam maturação temporal, exigem validação experimental e, em muitas das vezes, são incertas na perspectiva regulatória e de posicionamento mercadológico.
Nesta edição, apresentaremos, de forma didática, resumida e objetiva, as etapas ou eventos a serem percorridos no desenvolvimento de biotecnologias de base microbiana a partir de bioprocessos, com o objetivo de esclarecer e informar o destinatário final dessas tecnologias, ou seja, neste caso, o produtor rural.
1) A pergunta científica a ser respondida. Onde tudo começa
O que move a Ciência é a vontade incessante pelo conhecimento e por novas descobertas. A partir da curiosidade (uma virtude da natureza humana), surgem perguntas, que, quando respondidas, podem nos conduzir a uma outra realidade ou outra forma (mais inteligente) de fazer agricultura.
São perguntas simples, como: existem microrganismos no planeta Terra (no solo, na água ou no ar, por exemplo), que podem ser utilizados ou explorados para avanços científicos significativos na agricultura?
2) A hipótese a ser testada. Em busca de respostas e elementos
A pergunta científica a ser respondida conduz o pesquisador a uma hipótese, ou seja, uma possibilidade que deverá ser testada e validada sob rígidos critérios científicos, métodos analíticos e desenhos experimentais robustos.
No caso da pergunta acima, uma hipótese possível seria: se existem microrganismos que podem ser utilizados ou explorados para avanços científicos significativos na agricultura, eles podem fazê-lo por meio: i) da melhoria do manejo nutricional de diferentes culturas (a exemplo da fixação biológica de nitrogênio, solubilização de fósforo, movimentação de cálcio e ferro, oxidação e disponibilização de enxofre, produção de fito-hormônios, entre outros);
ii) da biorremediação de contaminantes ambientais (ambientes com alto teor de salinidade e/ou presença de metais pesados, hidrocarbonetos ou outras substâncias tóxicas); iii) da indução de resistência a estresses e promoção de crescimento (por meio da modulação positiva de mecanismos genéticos, moleculares, bioquímicos e fisiológicos da planta); iv) da proteção de plantas a partir da ocupação de nichos e interações holobiontes; ou v) do controle de doenças e pragas?
3) Finalmente, é hora de ir a campo
Quando o pesquisador vai a campo, com vistas a testar e validar sua hipótese ou responder sua pergunta científica, ele se depara com infinitas e inimagináveis possibilidades.
Para se ter uma ideia, a população de microrganismos presentes na biosfera é estimada em mais de um trilhão de diferentes espécies. De fato, os microrganismos que existem no planeta Terra fornecem um tesouro imensurável, a partir do qual potenciais soluções microbianas podem ser aproveitadas para impulsionar o desenvolvimento sustentável da Humanidade.
Nesse sentido, a bioprospecção de microrganismos em diferentes ecossistemas consiste na coleta estratégica de amostras de materiais diversos (componentes animados e/ou inanimados) que os integram e que são, posteriormente, destinados ao laboratório, a fim de que os microrganismos sejam cultivados, isolados, classificados/identificados e armazenados de forma segura.
4) De volta ao laboratório
Uma vez prospectados, os microrganismos precisam ser levados ao laboratório para taxonomia, que é dividida em três etapas: i) classificação; ii) nomenclatura; e iii) identificação.
Nelas são empregados métodos analíticos para avaliar características celulares, morfotintoriais, bioquímicas, fisiológicas, moleculares e funcionais de cada microrganismo.
5) Do laboratório ao campo
A verificação do potencial biotecnológico de um microrganismo e/ou seus derivados consiste no emprego de diferentes métodos analíticos e diferentes desenhos experimentais,para comprovar sua capacidade funcional.
Os ensaios, geralmente, se iniciam por análises/testes in vitro (realizadas em frascos e recipientes de laboratório), avançam para análises in sílico (realizadas a partir do uso de tecnologia computacional), seguindo para análises/testes in vivo (realizadas em organismos vivos, em ambiente controlado), e, finalmente,testes em campo (ambiente relevante de utilização prática).
6) Vencendo os desafios da produção em escala
Confirmado o potencial funcional do microrganismo e/ou seus derivados na sua aplicação biotecnológica em campo, bem como identificada a demanda de mercado, chega o momento de testar a viabilidade da produção em escala industrial do produto que contém, na sua formulação, tal microrganismo e/ou seus derivados.
Nesse contexto, bioprocessos representam o eixo estruturante da biotecnologia, no qual é necessário elucidar as incertezas relacionadas à qualidade das etapas dos processos e da formulação de produtos de base microbiana em volume escalonado (scale-up).
Em bioprocessos, independentemente da etapa – montante (upstream) ou jusante (downstream) –, as escolhas de equipamentos, instrumentos, insumos, protocolos e até mesmo do local e do desenho da planta fabril são cruciais e definirão o sucesso (ou o fracasso) na obtenção do produto em escala industrial. Nessa fase, é muito importante estabelecer protocolos de controle de qualidade e boas práticas no processo produtivo.
O escalonamento (aumento de volume em bioprocessos, utilizando biorreatores para fermentação microbiana e obtenção de biomassa, metabólitos e/ou seus derivados) é um ponto crítico, sendo a mudança de volume/escala um grande desafio, pois os resultados no escalonamento (mudança de volume – scale-up) não obedecem a uma lógica linear e/ou matemática.
7) O preço do sucesso
As etapas apresentadas anteriormente, desde a definição da pergunta científica a ser respondida, até o desenvolvimento e o escalonamento de um produto comercial, demonstram que o trabalho envolvido no desenvolvimento de produtos de base microbiana, voltados para aplicações biotecnológicas a favor de uma agricultura consciente, regenerativa e mais produtiva, possui um elevado custo financeiro, intelectual e temporal.
Esse custo pode ser elevado – e, de fato, é. No entanto, o fruto que se colhe é a disponibilização de estratégias biotecnológicas mais sustentáveis, seguras, saudáveis para o meio ambiente e para o homem, e geradoras de maior produtividade e lucratividade para o setor e para o País.
Nas próximas edições, continuaremos compartilhando informações e conhecimentos relacionados às atividades de PD&I desenvolvidas pela bioXyz.
– Nenhum potencial conflito de interesse é relatado pelo autor.
Fonte: Revista do Produtor Rural
Matéria desenvolvida por: DR. HÉROS JOSÉ MAXIMO | Diretor Científico – BioXyz
