Tecnologia Científica
Este spinout do MIT está tirando o armazenamento de biomoléculas do congelador
A Cache DNA desenvolveu tecnologias que podem preservar biomoléculas em temperatura ambiente para tornar o armazenamento e o transporte de amostras mais baratos e confiáveis.
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Zach Winn - 20/09/2025
A empresa está desenvolvendo tecnologias de preservação de biomoléculas que podem ser usadas em aplicações na área da saúde, desde exames de sangue de rotina e exames de câncer até pesquisas sobre doenças raras e preparação para pandemias. Crédito: MIT News; iStock
Desde a invenção dos freezers, a indústria de ciências biológicas depende deles. Isso porque muitas amostras de pacientes, candidatos a medicamentos e outros produtos biológicos precisam ser armazenados e transportados em freezers potentes ou cercados por gelo seco para permanecerem estáveis.
O problema ficou evidente durante a pandemia de Covid-19, quando caminhões de vacinas tiveram que ser descartados por terem descongelado durante o transporte. Hoje, os riscos são ainda maiores. A medicina de precisão, desde terapias com células CAR-T até o sequenciamento de DNA tumoral que orienta o tratamento do câncer, depende de amostras biológicas imaculadas. No entanto, uma única queda de energia, atraso no transporte ou falha no equipamento pode destruir amostras insubstituíveis de pacientes, atrasando o tratamento em semanas ou interrompendo-o completamente. Em áreas remotas e países em desenvolvimento, a falta de armazenamento refrigerado confiável efetivamente exclui populações inteiras desses avanços que salvam vidas.
A Cache DNA quer libertar a indústria dos freezers. No MIT, os fundadores da empresa criaram uma nova maneira de armazenar e preservar moléculas de DNA em temperatura ambiente. Agora, a empresa está desenvolvendo tecnologias de preservação de biomoléculas que podem ser usadas em aplicações na área da saúde, desde exames de sangue de rotina e rastreamento de câncer até pesquisas sobre doenças raras e preparação para pandemias.
“Queremos desafiar o paradigma”, afirma James Banal, cofundador da Cache DNA e ex-pós-doutorado do MIT. “A biotecnologia depende da cadeia de frio há mais de 50 anos. Por que isso não mudou? Enquanto isso, o custo do sequenciamento de DNA despencou de US$ 3 bilhões para o primeiro genoma humano para menos de US$ 200 hoje. Com o sequenciamento e a síntese de DNA se tornando tão baratos e rápidos, o armazenamento e o transporte surgiram como gargalos críticos. É como ter um supercomputador que ainda requer cartões perfurados para entrada de dados.”
À medida que a empresa trabalha para preservar biomoléculas além do DNA e escalar a produção de seus kits, os cofundadores Banal e o professor do MIT Mark Bathe acreditam que sua tecnologia tem o potencial de revelar novos insights sobre saúde, tornando o armazenamento de amostras acessível a cientistas do mundo todo.
“Imagine se todos os humanos na Terra pudessem contribuir para um biobanco global, não apenas aqueles que vivem perto de instalações frigoríficas milionárias”, diz Banal. “São 8 bilhões de histórias biológicas, em vez de apenas algumas poucas privilegiadas. As curas que estamos perdendo podem estar escondidas nas biomoléculas de alguém que nunca conseguimos alcançar.”
Da computação quântica ao “Jurassic Park”
Banal veio da Austrália para o MIT para trabalhar como pós-doutorado sob a orientação de Bathe, professor do Departamento de Engenharia Biológica do MIT. Banal estudou principalmente no Centro de Excitônicos MIT-Harvard, onde colaborou com pesquisadores de todo o MIT.
“Trabalhei em coisas realmente malucas, como nanotecnologia de DNA e sua intersecção com computação quântica e fotossíntese artificial”, lembra Banal.
Outro projeto focou no uso de DNA para armazenar dados. Enquanto os computadores armazenam dados como 0s e 1s, o DNA pode armazenar as mesmas informações usando os nucleotídeos A, T, G e C, permitindo um armazenamento extremamente denso de dados: segundo uma estimativa, 1 grama de DNA pode conter até 215 petabytes de dados.
Após três anos de trabalho, em 2021, Banal e Bathe criaram um sistema que armazenava dados baseados em DNA em minúsculas partículas de vidro. Fundaram a Cache DNA no mesmo ano, garantindo a propriedade intelectual em parceria com o Escritório de Licenciamento de Tecnologia do MIT, aplicando a tecnologia ao armazenamento de amostras clínicas de ácido nucleico, bem como dados de DNA. Ainda assim, a tecnologia era incipiente demais para ser usada na maioria das aplicações comerciais na época.
O professor de química Jeremiah Johnson tinha uma abordagem diferente. Sua pesquisa mostrou que certos plásticos e borrachas poderiam ser reciclados pela adição de ligações moleculares cliváveis. Johnson acreditava que a tecnologia da Cache DNA poderia ser mais rápida e confiável usando seus polímeros semelhantes ao âmbar, semelhante à forma como os pesquisadores do filme "Jurassic Park" recuperam DNA de dinossauros antigos a partir da resina de âmbar fossilizada de uma árvore.
“Começou basicamente como uma conversa divertida pelos corredores do Prédio 16”, lembra Banal. “Ele tinha visto meu trabalho e eu estava ciente das inovações em seu laboratório.”
Banal viu imediatamente o potencial. Ele estava familiarizado com o peso da cadeia de frio. Para seus experimentos no MIT, ele armazenava amostras em grandes freezers mantidos a -80 graus Celsius. Às vezes, as amostras se perdiam no freezer ou ficavam enterradas no inevitável acúmulo de gelo. Mesmo quando perfeitamente preservadas, as amostras podiam se degradar ao descongelar.
Como parte de uma colaboração entre a Cache DNA e o MIT, Banal, Johnson e dois pesquisadores do laboratório de Johnson desenvolveram um polímero que armazena DNA à temperatura ambiente. Em homenagem à sua inspiração, eles demonstraram a abordagem codificando sequências de DNA com a música tema de "Jurassic Park" .
Os polímeros dos pesquisadores conseguiram envolver um material como um líquido e, quando aquecidos, formar um bloco sólido, semelhante ao vidro. Para liberar o DNA, os pesquisadores puderam adicionar uma molécula chamada cisteamina e um detergente especial. Os pesquisadores demonstraram que o processo poderia armazenar e acessar todos os 50.000 pares de bases de um genoma humano sem causar danos.
“O âmbar verdadeiro não é muito bom em preservação. É poroso e permite a entrada de umidade e ar”, diz Banal. “O que construímos é completamente diferente: uma densa rede polimérica que forma uma barreira impenetrável ao redor do DNA. Pense nisso como uma vedação a vácuo, mas em nível molecular. O polímero é tão hidrofóbico que a água e as enzimas que normalmente destruiriam o DNA simplesmente não conseguem passar.”
À medida que essa pesquisa tomava forma, a Cache DNA aprendia que o armazenamento de amostras era um grande problema para hospitais e laboratórios de pesquisa. Em lugares como Flórida e Cingapura, pesquisadores disseram que lidar com os efeitos da umidade nas amostras era outra dor de cabeça constante. Outros pesquisadores ao redor do mundo queriam saber se a tecnologia os ajudaria a coletar amostras fora do laboratório.
“Os hospitais nos disseram que estavam ficando sem espaço”, diz Banal. “Eles tiveram que descartar amostras, limitar a coleta de amostras e, como último recurso, usar uma tecnologia de armazenamento com décadas de uso, que leva à degradação após um curto período de tempo. Isso se tornou um guia para resolvermos esses problemas.”
Uma nova ferramenta para saúde de precisão
No ano passado, a Cache DNA enviou mais de 100 de seus primeiros kits de preservação de DNA alfa para pesquisadores do mundo todo.
“Não dissemos aos pesquisadores para que usá-lo, e ficamos impressionados com os casos de uso”, diz Banal. “Alguns o usaram para coletar amostras em campo, onde o transporte refrigerado não era viável. Outros avaliaram o armazenamento de arquivos de longo prazo. As aplicações eram diferentes, mas o problema era universal: todos precisavam de armazenamento confiável sem a restrição da refrigeração.”
A Cache DNA desenvolveu um conjunto completo de tecnologias de preservação que podem ser otimizadas para diferentes cenários de armazenamento. A empresa também recebeu recentemente uma bolsa da National Science Foundation para expandir sua tecnologia e preservar uma gama mais ampla de biomoléculas, incluindo RNA e proteínas, o que pode gerar novos insights sobre saúde e doenças.
“Esta importante inovação ajuda a eliminar a cadeia de frio e tem o potencial de desbloquear milhões de amostras genéticas globalmente para o Cache DNA, a fim de potencializar a medicina personalizada”, afirma Bathe. “Eliminar a cadeia de frio é metade da equação. A outra metade é escalar de milhares para milhões ou até bilhões de amostras de ácido nucleico. Juntos, isso poderia permitir o equivalente a um 'Google Livros' para ácidos nucleicos armazenados em temperatura ambiente, seja para amostras clínicas em ambientes hospitalares e regiões remotas do mundo, ou, alternativamente, para facilitar o armazenamento e a recuperação de dados de DNA em grande escala.”
“Os freezers ditaram onde a ciência poderia acontecer”, diz Banal. “Remova essa restrição e você começará a desvendar possibilidades: nações insulares estudando sua genética única sem que amostras morram durante o transporte; todos os pacientes com doenças raras no mundo contribuindo para a pesquisa, não apenas aqueles próximos a grandes hospitais; os 2 bilhões de pessoas sem eletricidade confiável finalmente se juntando a estudos globais de saúde. O armazenamento em temperatura ambiente não é a resposta completa, mas toda cura começa com uma amostra que sobreviveu à jornada.”
