Bioengenharia: Desvendando os tesouros da natureza

Março de 2020

Catherine Jewell, Divisão de Publicações, OMPI

Para Oded Shoseyov, engenheiro de materiais pioneiro, inventor e empreendedor em série, a natureza é uma fonte de inspiração. Nos últimos 30 anos, ele vem desvendando os segredos da natureza para inventor novos e empolgantes materiais com base vegetal que oferecem vantagens significativas em relação aos materiais sintéticos derivados do petróleo, especialmente em termos de sustentabilidade. O Professor Shoseyov comenta algumas de suas invenções mais significativas e destaca a importância dos direitos de propriedade intelectual (PI), para garantir que seus benefícios sejam amplamente acessíveis à sociedade.

Engenheiro de materiais pioneiro, o Professor Oded Shoseyov detém 62 patentes e é o fundador científico de 14 empresas: “Acredito que as universidades têm uma responsabilidade que vai além de ensinar e educar engenheiros e cientistas. Com nossas descobertas científicas, temos a oportunidade de afetar a vida de tantas pessoas”, diz ele. (Foto: Cortesia de Oded Shoseyov)

Como foi o seu ingresso na nanotecnologia vegetal?

Nasci numa família de agricultores e sempre me interessei pela agricultura. Minha família administra vinhedos há mais de 130 anos. Comecei a estudar química e depois passei para a agricultura e a bioengenharia de proteínas. Em 1990, entrei para a Faculdade de Agricultura da Universidade Hebraica, como Professor de Biologia Molecular Vegetal, onde agora dirijo um laboratório relativamente grande com muitos estudantes trabalhando em engenharia de proteínas e em nanobiotecnologia.

As plantas sempre foram o meu tema de interesse principal, mas minhas pesquisas também se estendem às áreas industrial e médica. Por exemplo, há muitos anos venho desenvolvendo maneiras de usar genes de origem humana para produzir colágeno humano em plantas. Não confino meu trabalho unicamente às plantas, mas sempre me volto para elas para produzir proteínas, ou fazer compósitos com materiais derivados de plantas. As plantas são muito eficientes: Produzem tudo para nós, inclusive oxigênio, e dispõem de muitos recursos.

No decurso dos últimos 30 anos, o Professor Shoseyov vem desvendando os segredos da natureza para criar novos e empolgantes materiais com base vegetal que oferecem vantagens significativas em relação aos materiais sintéticos derivados do petróleo, particularmente em termos de sua sustentabilidade. Por exemplo, ao modificar geneticamente as plantas de tabaco, ele encontrou uma maneira de produzir colágeno à base de plantas. (Foto: Cortesia de Oded Shoseyov)

Como inventor em série, dispondo de 62 patentes em seu nome, como veio a entrar em contato com as patentes pela primeira vez?

É uma longa história e não ocorreu espontaneamente. Como jovem cientista, quando comecei, meu interesse principal era publicar trabalhos científicos, de maneira a garantir minha titularidade. Mas pouco depois de entrar na Universidade Hebraica de Jerusalém, durante um almoço serendipital com o cofundador de uma empresa para a qual eu prestava consultoria, comecei a adiar a publicação do meu trabalho científico até que um pedido de patente cobrindo os meus resultados de pesquisa tivesse sido depositado. Também me ofereceram uma bela bolsa de pesquisa para encontrar uma aplicação para minha pesquisa e uma promessa do cofundador de que, se eu encontrasse uma aplicação útil, ele criaria uma empresa e me daria 4% de participação nessa empresa e uma parte equitativa dos royalties de licenciamento. Escusado será dizer que encontrei um aplicativo útil para a pesquisa, o que nos levou a criar a Futuragene, que foi posteriormente adquirida pela Suzano, uma das maiores empresas de papel do Brasil, por 100 milhões de dólares. Foi um grande sucesso, mas me fez perceber que eu poderia fazer mais com minha pesquisa: não era necessário que se terminasse sob a forma de trabalho científico. Esta foi minha primeira exposição a patentes e à importância que têm na gestão econômica.   

Maiores informações sobre Oded Shoseyov

O Professor Shoseyov é autor ou coautor de mais de 200 publicações científicas e detém 62 patentes.

É o cientista que fundou 14 empresas, entre as quais:

  • Futuragene Limited, que desenvolve árvores transgênicas de eucalipto para a indústria de celulose e papel;
  • Collplant Limited, que produz colágeno recombinante humano de tipo I em plantas transgênicas para implantes médicos utilizados em engenharia de tecidos e em medicina regenerativa;
  • Biobetter Limited, que produz anticorpos terapêuticos nas plantas de tabaco;
  • GemmaCert Limited, que oferece uma solução inteligente para garantir a padronização de produtos médicos à base de cannabis;
  • SP-Nano materials Limited, que fabrica soluções de nano-revestimento à base de proteínas para a indústria de compósitos;
  • Melodea Limited, que desenvolve e fabrica CNC a partir de lama de papel para espuma estrutural, compósitos e adesivos;
  • Valentis Nanotech Limited, que desenvolve e fabrica película transparente com base nano-bio para embalagens de alimentos e agricultura;
  • Paulee CleanTec Limited, que tem por objetivo ser o líder mundial na coleta e eliminação de resíduos de animais de estimação, com seu dispositivo AshPoopie, e na transformação de resíduos humanos em fertilizante orgânico estéril e inodoro, através de sua filial Epic-Cleantech.
  • Smart Resilin Limited, que está desenvolvendo formas de isolar a resilina com vista a possibilitar que os fabricantes a integrem em seus produtos para a obtenção de melhor resistência à fadiga e propriedades mais elásticas;
  • Sensogenic Limited, que desenvolve um dispositivo de diagnóstico de alergias alimentares;
  • Karme Yosef Winery, fundada em 1999 pelo Professor Ami Bravdo, um dos principais cientistas da viticultura moderna, e Oded Shoseyov, seu ex-aluno.

Qual foi a aplicação que o senhor encontrou?

Essa aplicação em especial permitiu acelerar o crescimento das plantas de eucalipto para a indústria de celulose de papel. Foram as primeiras plantas florestais transgênicas comercialmente disponíveis que obtiveram aprovação regulatória no Brasil. Desde então, criei uma série de empresas, entre elas a Melodea e a Collplant (ver quadro). Embora não esteja envolvido na gestão do dia-a-dia dessas empresas, continuo intervindo nesse âmbito, como consultor, administrador ou cientista-chefe.

Há um fio condutor comum às suas invenções? 

(Foto: StockRocket / iStock / Getty Images Plus)

A natureza teve bilhões de anos de evolução para desenvolver materiais funcionais que sejam sustentáveis,

diz o Professor Shoseyov.

Sim. Todas dizem respeito à ciência de materiais e em particular aos biomateriais. Os biomateriais são muito superiores aos materiais sintéticos. Como disse certa vez o ex-ministro do petróleo da Arábia Saudita, a Idade da Pedra não acabou por falta de pedras. Da mesma forma, a Idade do Petróleo vai acabar muito antes de ficarmos sem petróleo. E eu acrescentaria que há uma boa razão para que seja assim, isto é, a de que os biomateriais são muito melhores. Só precisamos olhar e aprender como os sistemas naturais funcionam e temos de inovar! 

A natureza teve bilhões de anos de evolução para desenvolver materiais funcionais que sejam sustentáveis. Em 200 anos de química moderna, os cientistas não foram capazes de fazer isso. É a razão pela qual vemos surgirem novas ilhas de plástico nos oceanos. Portanto, precisamos fazer algo diferente, mas não temos de reinventar a roda. Sempre digo que se alguém estiver à procura de uma ideia nova, tudo o que terá de fazer é abrir um livro antigo! Esse livro foi escrito ao longo de 3 bilhões de anos de evolução, e o texto é o DNA de todos os organismos vivos. Tudo o que precisamos fazer é ler esse código de DNA e começar nosso progresso a partir daí.

Se alguém estiver à procura de uma ideia nova, tudo o que terá de fazer é abrir um livro antigo! Esse livro foi escrito ao longo de 3 bilhões de anos de evolução, e o texto é o DNA de todos os organismos vivos. Tudo o que precisamos fazer é ler esse código de DNA e começar nosso progresso a partir daí.

O que há de tão atrativo em trabalhar com biomateriais?

A força e a funcionalidade dos biomateriais vêm do fato de serem automontados: são construídos de baixo para cima. Os implantes sintéticos que os cirurgiões ortopédicos aparafusam em nossos corpos muitas vezes falham porque suas propriedades mecânicas não se ajustam aos tecidos circundantes. Por que é assim? Porque não são automontados. Ninguém pega minha cabeça e a aparafusa em meu pescoço, ou pega minha pele e a cola em meu corpo. Na natureza, todo organismo vivo é feito a partir de células que se montam a si mesmas, para a criação dos tecidos e órgãos. Isto é a vida. E este é o modo certo de construir as coisas. 

O senhor pode dizer-nos algo mais sobre os CNC (nano cristais de celulose) e suas aplicações?

O CNC é fantástico. Deriva de fibras de celulose, o material mais abundante da natureza. É renovável e é feito de açúcar, mas com base no peso, o CNC é quase dez vezes mais forte do que o aço, o que faz com que tenha muitas aplicações interessantes. Quando se mistura o CNC com água em concentração de 3%, ele se transforma em cristais líquidos, e quando se aplica essa solução em qualquer superfície (papel, plástico ou concreto), à medida que a água evapora, os cristais se automontam até formarem uma película muito forte e transparente. Também cria uma barreira ao óleo e ao oxigênio. Isto faz com que seja uma ótima solução de embalagem. No passado, as caixas padrão de suco de frutas eram feitas de laminado de um polímero (por exemplo, polietileno ou PET), alumínio e papelão. Embora seja uma solução de embalagem muito boa, não é reciclável.

Uma das minhas empresas, a Melodea, encontrou uma alternativa melhor e mais barata, utilizando celulose 100% reciclável. A Melodea foi criada em torno de uma tecnologia patenteada, desenvolvida em meu laboratório de pesquisa. Desenvolve e fabrica CNC e trabalha com clientes com vista a desenvolver diversas aplicações. Isto é importante porque eles (os clientes) têm um melhor entendimento da necessidade e têm canais para o mercado. Por exemplo, está trabalhando com a empresa sueca Holmen AB e a brasileira Klabin SA, com vista a produzir bioembalagens de CNC em escala industrial.

Na verdade, a Melodea e seus parceiros também estão enfrentando um sério problema ambiental: a imensidão de lodo produzido anualmente pela indústria papeleira. Só a Europa produz 11 milhões de toneladas anuais. Para a Melodea e seus parceiros, porém, é uma matéria-prima valiosa, que é transformada em embalagens ecológicas para produtos não consumíveis. Quando se trata de embalagens alimentícias, porém, por razões de segurança, utilizamos celulose virgem.

O CNC também pode ser usado para fortalecer os têxteis. Se um fio de algodão for revestido com uma fina camada de CNC, apenas 1% é adicionado ao seu peso, mas sua tenacidade aumenta em 500%. Da mesma forma, revestir vidro com CNC torna-o mais resistente, proporcionando uma opção útil para a construção em vidro e a aeronáutica, em que há necessidade de para-brisas leves, mas duráveis, e assim por diante.

Recompensas

O Professor Shoseyov recebeu as seguintes recompensas:

  • Prêmio Polak de Cientista Destaque (Outstanding Scientist Polak Award) para 2002;
  • Prêmio Kay de Pesquisa Inovadora e Aplicada (The Kay Award for Innovative and Applied Research) em 1999 e em 2010;
  • A Citação do Primeiro-Ministro de Israel por Empreendedorismo e Inovação (The Israel Prime Minister Citation for Entrepreneurship and Innovation) em 2012; e
  • O Prêmio Presidencial por sua Contribuição para a Economia e a Sociedade de Israel (The Presidential Award for his Contribution to the Economy and Society of Israel) em 2018.

Que outros segredos a natureza lhe revelou?

Também temos trabalhado com resilina, a proteína que permite que as pulgas felinas saltem 200 vezes a sua altura! É a melhor borracha que existe! É encontrada em artrópodes: insetos como as moscas-dragão, que voam em curtas distâncias. Estamos trabalhando com diferentes parceiros com vista a desenvolver um sapato para esporte com palmilha intermediária de resilina e eletrônica flexível, como telas táteis. Para estes fins, podemos produzi-la de forma econômica, através da incorporação do gene da resilina em bactérias (E. coli) e sua fermentação. No futuro, queremos usá-la para fabricar pneus ecológicos, mas para essa produção em larga escala, precisaremos produzi-la em plantas e com altos rendimentos para reduzir os custos. Estamos trabalhando nesse projeto, que, com o tempo, deverá se realizar.

A Melodea e seus parceiros têm enfrentado um grande problema ambiental, transformando os milhões de toneladas de lodo produzido pela indústria de papel a cada ano em embalagens ecológicas para produtos não consumíveis. (Foto: Cortesia de Oded Shoseyov)

Como surgiu o seu trabalho com colágeno de origem vegetal?

Produtos para rejuvenescer a pele (que utilizam cargas dérmicas, por exemplo) têm-se tornado cada vez mais populares. As empresas de cuidados pessoais estavam procurando uma alternativa mais segura, barata e eficaz ao colágeno de mamíferos e ao ácido hialurônico, e então comecei a pesquisar para ver se o colágeno poderia ser fabricado em plantas. Era um desafio complexo porque exigia tomar cinco genes humanos para fazer uma única proteína funcional. Escrevi um pequeno artigo sobre como fazê-lo e no final, com o apoio de uma incubadora de tecnologia, fiz uma prova de conceito e montei uma empresa. Foi assim que surgiu a Collplant.

Então, como o senhor produz colágeno vegetal?

O Professor Shoseyov e sua equipe estão trabalhando com a resilina,
uma proteína encontrada em artrópodes (insetos, como as moscas-dragão,
que voam curtas distâncias), que ele chama de “a melhor borracha do
mundo”. Futuramente, quer usá-la para fabricar pneus ecológicos.
(Foto: coopder1 / iStockphoto;enot-poloskun / iStockphoto)

Produzimos geneticamente plantas de tabaco (porque não estão na cadeia alimentar), que agora contêm os cinco genes humanos necessários à produção de colágeno. Propagamos as plantas a partir de sementes nos 25.000 metros quadrados de estufas que temos em todo o Estado de Israel, e distribuímos as plântulas para serem cultivadas pelos agricultores. Quando colhidas, as folhas são transportadas em caminhões frigoríficos para a fábrica da Collplant, onde são trituradas com vista a extrair o suco e concentrar o colágeno, que depois purificamos em salas limpas e fazemos diferentes implantes médicos. Recentemente, concluímos testes clínicos e obtivemos aprovação regulatória na União Europeia e em Israel para um produto injetável destinado ao tratamento de úlceras nos pés e tendinites em  diabéticos. 

Também desenvolvemos uma biotinta à base de colágeno para impressão em 3D de tecidos e órgãos. Ainda está na fase pré-clínica, mas temos um projeto entusiasmante em andamento, com duas empresas nos Estados Unidos, a United Therapeutics e a 3D Systems, para a impressão em 3D de pulmões humanos. Isto se fará por volta de 2024. 

Em que medida os direitos de PI são importantes para as suas empresas?

Como ativo empresarial, os direitos de PI são tão importantes quanto o conjunto de funcionários. Com os direitos de PI, é possível trabalhar com parceiros como a United Therapeutics e a 3D Systems e realizar coisas notáveis. Sem os direitos de PI e a proteção que eles oferecem, minhas empresas ficariam vulneráveis e seria praticamente impossível atrair investidores. Assim como os regulamentos, os direitos de PI são ferramentas essenciais. Sem eles, corremos o risco de perder nossa capacidade de manter sociedades saudáveis neste planeta.

Por que para o senhor foi importante comercializar as suas pesquisas?

Acredito que as universidades têm uma responsabilidade que vai além de ensinar e educar engenheiros e cientistas. Com nossas descobertas científicas, temos a oportunidade de afetar a vida de tantas pessoas. A comercialização e a proteção da PI são a única forma de assegurar que tais descobertas sejam realizadas.  

Como ativo empresarial, os direitos de PI são tão importantes quanto o conjunto de funcionários. Com os direitos de PI, é possível trabalhar com parceiros [...] e realizar coisas notáveis. Sem os direitos de PI e a proteção que eles oferecem, [...] seria praticamente impossível atrair investidores

Qual é o seu próximo projeto?

Tenho vários projetos em andamento em meu laboratório na Universidade Hebraica, voltados principalmente para a melhoria de sistemas vegetais para a produção de proteínas animais para as indústrias alimentícia e farmacêutica. Também estamos desenvolvendo novos materiais compostos de base biológica com propriedades mecânicas superiores, bem como novas tecnologias de impressão em 3D.

Quem é a sua maior fonte de inspiração e por quê?

Sem nenhuma sombra de dúvida, é Leonardo da Vinci. Foi o maior cientista e inventor multidisciplinar.  

O que o senhor aconselharia aos jovens que desejam ser pesquisadores/empresários?

Mantenham-se afastados das pessoas que dizem não. Busquem sempre as metas mais altas e colaborem com pessoas inteligentes.

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