Numa estreita faixa de terra ao longo da Cordilheira dos Andes, no centro do Chile, uma comunidade indígena há muito celebra a casca de uma árvore rara por suas propriedades medicinais. A ciência moderna só recentemente reconheceu essa tradição, descobrindo que a chamada árvore de casca de sabão contém compostos potentes para fortalecer o sistema imunológico humano.

Desde então, as moléculas foram utilizadas para produzir a primeira vacina contra a malária do mundo e para aumentar a eficácia de vacinas contra diversas doenças, desde herpes-zóster até Covid-19 e câncer. Infelizmente, a exploração madeireira insustentável ameaçou a existência da espécie, levando o governo chileno a restringir severamente a extração de madeira.

A história da árvore de casca de sabão não é única. As plantas são a base de indústrias como a farmacêutica, a de cosméticos, a agrícola e a florestal, mas cerca de 45% das espécies vegetais correm o risco de extinção. Ao mesmo tempo, a demanda humana por produtos de origem vegetal continua a crescer. Ashley Beckwith, formada em 2018 e doutora em 2022, acredita que atender a essa demanda exige repensar a forma como as plantas são cultivadas. Sua empresa, a Foray Bioscience, busca tornar a produção vegetal mais rápida, adaptável e menos prejudicial às frágeis cadeias de suprimentos naturais.

A empresa está trabalhando para tornar possível o cultivo de qualquer planta ou produto vegetal a partir de células individuais, utilizando biofabricação impulsionada por inteligência artificial. A Foray já desenvolveu moléculas, materiais e sementes fabricadas com diversos parceiros, incluindo pesquisadores acadêmicos, viveiros, ambientalistas e empresas.

Em uma nova parceria, a Foray está trabalhando com o viveiro West Coast Chestnut para implantar uma versão mais resistente a doenças das castanheiras que antes cobriam as florestas do leste dos EUA, mas que foram dizimadas. O projeto é apenas um exemplo de como a IA e a ciência vegetal podem ser usadas para proteger as populações de plantas que trazem tanto valor para os seres humanos e para o planeta.

“Os ecossistemas vegetais são a base de todos os aspectos do nosso dia a dia, desde o ar que respiramos até os alimentos que comemos, as roupas que vestimos, as casas em que moramos e muito mais”, afirma Beckwith. “Mas esses ecossistemas vegetais são frágeis e estão em declínio. Precisamos de novas estratégias para garantir o acesso duradouro aos produtos vegetais e aos ecossistemas dos quais dependemos.”

Durante seu mestrado em Engenharia Mecânica no MIT, Beckwith concentrou-se em biologia e fabricação de materiais. Sua pesquisa envolveu a construção de plataformas para viabilizar tratamentos de precisão para doenças humanas. Após a graduação, ela trabalhou em uma fazenda regenerativa e autossuficiente que imitava ecossistemas naturais e começou a pensar em aplicar seu trabalho para lidar com a fragilidade dos sistemas vegetais.

Beckwith retornou ao MIT para cursar o doutorado e explorar a ideia de sistemas regenerativos de plantas, estudando no laboratório do pesquisador científico Luis Fernando Velásquez-García.

“Para lidar com a escassez de órgãos para transplantes, os cientistas aspiram a cultivar rins que não precisem ser retirados de um ser humano, usando engenharia de tecidos”, diz Beckwith. “E se pudéssemos fazer algo semelhante com nossos sistemas vegetais?”

Beckwith publicou artigos demonstrando que era possível cultivar material vegetal semelhante à madeira em laboratório. Ajustando certos produtos químicos, os pesquisadores conseguiam controlar com precisão propriedades como rigidez e densidade.

“Eu estava pensando em como construímos produtos, como a madeira, de baixo para cima, em vez de extrair de cima para baixo”, lembra Beckwith. “Isso levou a algumas demonstrações fundamentais que sustentam o trabalho que fazemos na Foray hoje, mas também levantou questões: Onde essas novas abordagens são mais urgentemente necessárias? O que seria necessário para aplicar essas ferramentas onde elas são necessárias, rapidamente?”

Beckwith começou a explorar a ideia de criar uma empresa em 2021, participando de programas de aceleração conduzidos pelo E14 Fund e pelo The Engine — ambas iniciativas afiliadas ao MIT, criadas para apoiar empreendimentos científicos inovadores. Ela fundou oficialmente a Foray em fevereiro de 2022, após concluir seu doutorado.

Beckwith descreve sua inovação em madeira cultivada em laboratório como análoga ao Uber se não houvesse internet — uma ideia poderosa sem a infraestrutura digital para escalar. Para criar a base de dados e o ecossistema necessários para ampliar a inovação em plantas, a Foray está construindo a plataforma de IA Pando para permitir a descoberta e a implementação rápidas dessas soluções inovadoras em plantas.

“O Pando funciona como um Google Maps para o crescimento de plantas”, diz Beckwith. “Ele ajuda os cientistas a navegar por um campo realmente complexo de variáveis e a chegar a um destino de pesquisa de forma eficiente — porque, para direcionar uma célula a produzir um produto específico, pode haver 50 variáveis diferentes para ajustar. Levaria uma vida inteira para explorar cada uma delas, e essa é uma das razões pelas quais a pesquisa em plantas é tão lenta hoje em dia.”

A equipe da Foray inclui especialistas em biologia vegetal, inteligência artificial, aprendizado de máquina, biologia computacional e engenharia de processos.

“Este é um problema que envolve muitas áreas”, diz Beckwith. “Uma das coisas mais empolgantes para mim é construir essa equipe altamente capacitada, capaz de entregar soluções que jamais poderiam ser criadas isoladamente.”

Após um ano de colaborações piloto com pesquisadores selecionados, a Foray está se preparando para um lançamento público mais amplo de sua plataforma Pando no início deste ano.

Nos próximos anos, Beckwith espera que a Foray sirva como um motor de inovação para pesquisadores e empresas que atuam nas áreas de agricultura, materiais, produtos farmacêuticos e conservação. A Foray já utiliza o Pando internamente para criar soluções para plantas que superam as limitações da produção natural.       

“A produção de sementes a partir de células é uma capacidade que nos entusiasma bastante”, afirma Beckwith. “Ser capaz de cultivar sementes a partir de células permite criar suprimentos de sementes oportunos e em grande escala para suprir lacunas na restauração ou encurtar o caminho para o mercado de novas variedades de culturas resilientes. Há muito a ganhar ao tornar nossos sistemas vegetais mais adaptáveis.”

“Queremos reduzir os prazos de desenvolvimento de plantas, para que as soluções possam ser construídas em meses, e não em décadas”, diz Beckwith. “Estamos entusiasmados por estarmos criando ferramentas que representam uma mudança radical na forma como a produção em plantas pode ser feita.”

À medida que os produtos da Foray se expandem e mais pesquisadores utilizam sua plataforma, a empresa espera ajudar o setor de ciências vegetais a responder a alguns dos desafios mais urgentes do nosso planeta.

“No momento, estamos focados em plantas em laboratórios”, diz Beckwith. “Em cinco anos, pretendemos ser o sistema operacional para toda a ciência vegetal, possibilitando a construção de qualquer coisa a partir de uma única célula vegetal.”