Todos os anos, agricultores de todo o mundo gastam 80 bilhões de dólares em pesticidas para suas plantações. Esses pesticidas afetam não apenas insetos nocivos, mas também abelhas e bactérias benéficas no solo. Eles também podem ser levados pela água da chuva para os cursos d'água e prejudicar o meio ambiente. Além disso, estão sendo cada vez mais associados a doenças humanas como Parkinson e câncer.

Em meio à crescente conscientização desses problemas, os pesticidas produzidos a partir de microrganismos vivos estão ganhando popularidade. Infelizmente, esses pesticidas microbianos costumam ser menos eficazes, obrigando os agricultores a escolher entre possíveis danos ambientais e maiores rendimentos agrícolas.

Agora, a Robigo está equipando micróbios naturais com capacidades mais potentes de combate a pragas. A empresa, cofundada por Andee Wallace, PhD '20, utiliza tecnologias mais comumente associadas a aplicações médicas, como interferência de RNA e CRISPR, para criar micróbios autorreplicantes que atacam patógenos de plantas com mais precisão do que pesticidas químicos e com mais eficácia do que outras soluções biológicas.

“Os pesticidas químicos têm sido a base da produção agrícola nos últimos 70 anos, a ponto de ser quase impossível imaginar um sistema agrícola sem eles”, diz Wallace. “Mas essa é a nossa visão de longo prazo: fornecer aos produtores novas ferramentas para viabilizar um sistema alimentar que esteja em equilíbrio com o meio ambiente e que seja produtivo, resiliente e seguro.”

Em testes de campo realizados em cinco estados, a empresa já demonstrou que seus microrganismos oferecem resultados comparáveis aos pesticidas químicos. Em um teste comparativo realizado no verão passado, que comparou o produto da Robigo com outro produto microbiano comercial, o sistema da Robigo resultou em um aumento de 250% na produtividade das colheitas.

“Muitas culturas, como a alface, são colhidas manualmente, e o produtor me disse que se uma doença reduzir a produção em apenas 25%, não compensa pagar trabalhadores para colher o campo”, diz Wallace. “Os produtores estão apenas tentando produzir comida suficiente para alimentar a todos. É por isso que eles usam pesticidas. Estamos tentando oferecer a eles uma opção melhor.”

Wallace fez seu doutorado no laboratório de Chris Voigt, professor titular da cátedra Daniel IC Wang no MIT e chefe do Departamento de Engenharia Biológica. Ela ingressou no laboratório após trabalhar na Bolt Threads, uma startup derivada do laboratório de Voigt que desenvolvia um material para a indústria da moda inspirado na seda de aranha.

“Entrei no MIT sabendo que queria me juntar ao laboratório de Voigt”, diz Wallace. “Eu era realmente fascinado por biomateriais em geral. Existem tantos exemplos de animais e organismos que produzem materiais incríveis que nós, humanos, não conseguimos replicar.”

O doutorado de Wallace focou na engenharia de micróbios numa tentativa de replicar nanoestruturas de vidro complexas produzidas por algas unicelulares chamadas diatomáceas.

Wallace gostou da experiência com startups e explorou o empreendedorismo durante seu período no MIT. Mas foi somente depois de se formar que ela se reconectou com dois alunos do MIT, Jai Padmakumar PhD '23 e Connor Sweeney '21, e decidiu abrir sua própria empresa.

A ideia inicial dos fundadores era modificar micróbios para que utilizassem a tecnologia CRISPR, visando e eliminando bactérias prejudiciais às plantações. Eles utilizaram diversos recursos do MIT para dar início à empresa, incluindo o Venture Mentoring Service, o MIT Sandbox, o delta v e o MIT $100K Entrepreneurship Competition. Sweeney esteve envolvido no projeto por cerca de um ano. Padmakumar deixou a Robigo em 2022.

Hoje, a Robigo está abordando um problema de crescente importância para o setor agrícola.

“Os pesticidas químicos estão sob pressões incríveis: crescente escrutínio por parte dos consumidores e dos órgãos reguladores, e aumento da resistência aos pesticidas entre pragas, doenças e ervas daninhas”, explica Wallace. “Nos últimos 40 anos, apenas dois novos modos de ação química de herbicidas foram comercializados, então as pessoas estão compreensivelmente preocupadas. Se não conseguirmos desenvolver novas soluções, a resistência só vai aumentar e deixará os agricultores sem ferramentas eficazes para proteger suas plantações. Acredito que a biotecnologia tem o potencial de resolver esse problema.”

Os agricultores também esperam isso: numa tentativa de abordar as preocupações ambientais e de saúde, eles têm recorrido cada vez mais às chamadas soluções biológicas de pesticidas, que são feitas principalmente de fontes naturais, como extratos de plantas, produtos naturais derivados de micróbios e, cada vez mais, soluções biotecnológicas, como peptídeos e RNA.

“Eles são mais seguros e melhores para o meio ambiente, mas atualmente não têm o mesmo desempenho ou confiabilidade que os pesticidas químicos sintéticos, então há muita desconfiança entre os produtores”, diz Wallace. “Os produtores estão sendo colocados na situação de ter que escolher entre alto desempenho ou segurança e sustentabilidade. A Robigo está tentando resolver esse problema oferecendo produtos que combinam os dois.”

A plataforma de biotecnologia ARGO da Robigo combina biologia sintética e processos proprietários de design computacional para desenvolver microrganismos com desempenho semelhante ao de pesticidas químicos, mas com perfis de segurança aprimorados para as pessoas e o planeta. Uma parte fundamental dessa abordagem é aproveitar a capacidade de autorreplicação dos microrganismos para produzir e liberar continuamente moléculas bioativas no campo ao longo da safra.

Nos últimos anos, a empresa passou a utilizar a interferência de RNA, ou RNAi, em vez da tecnologia CRISPR, que inibe funções essenciais nos patógenos que se pretende atingir.

A Robigo também se diferencia de outras empresas de pesticidas microbianos em sua abordagem. Wallace afirma que outras empresas selecionam novos micróbios com as propriedades desejadas e, em seguida, os cultivam para pulverização e outras formas de aplicação. No entanto, esses micróbios especializados podem não ser capazes de prosperar, por exemplo, no microbioma do solo agrícola da Califórnia, onde são necessários. Isso significa que podem morrer logo após serem utilizados. A Robigo, por outro lado, concentra-se em equipar micróbios robustos e comprovados pela indústria com a capacidade de combater pragas e doenças específicas.

“Nosso ponto de partida é: 'Para quais culturas isso será usado?' e 'Quais doenças queremos controlar?'”, diz Wallace. “Para desenvolver produtos mais seguros, precisamos ser diretos em como projetamos o RNAi para atingir diferentes doenças. Outra camada da nossa tecnologia é o que chamamos de empilhamento de RNAi, onde combinamos múltiplos RNAis em um único microrganismo para ampliar o espectro de patógenos que podemos controlar com um único produto.”

No ano passado, a Robigo realizou testes de campo com seus dois principais produtos, utilizando soja e alface no Centro-Oeste e Oeste dos EUA. Em parceria com empresas terceirizadas de testes, demonstraram que uma única aplicação de seus microrganismos oferecia proteção às plantações durante toda a safra e igualava o desempenho do principal pesticida químico, a um custo muito menor. 

“Isso é muito incomum para produtos biológicos, e até mesmo para muitos produtos químicos, então estamos realmente otimistas de que os micróbios geneticamente modificados sejam uma nova solução que rompa com o paradigma convencional dos pesticidas químicos”, diz Wallace.

Wallace afirma que a Robigo está quadruplicando de tamanho este ano e planeja crescer ainda mais no próximo ano com a ajuda de grandes empresas agroquímicas interessadas em soluções mais sustentáveis. A empresa também está firmando parcerias para expandir para outras culturas, auxiliando agricultores em todo o mundo.

“Há muitas oportunidades que nos entusiasmam, e estamos trabalhando com diversos parceiros à medida que expandimos”, diz Wallace. “Nos últimos nove meses, temos usado sistematicamente nossa plataforma ARGO para explorar novas oportunidades, e temos vários produtos em desenvolvimento que estamos trabalhando para levar aos produtores em todo o mundo.”