Transcrição Ex Libris – S01e19

S01e19 Bio On Demand

[Tecnologia] – Uma maleta de dar inveja ao James Bond

Como fazer produtos biológicos sob demanda

Olá, eu sou Sérgio Vieira e este é o 19º episódio da primeira temporada do Ex-Libris, um podcast rápido e ligeiro sobre Política, Comportamento Humano, Ciência, Tecnologia e Cultura. A cada episódio um tema. 

Seja bem vindo e espero que o Ex-Libris esteja atendendo suas expectativas. Diz aí.. eu estou acertando? Eu preciso saber o que você acha disso aqui. Vai lá no idigitais.com e deixe seu comentário, esculacho ou ainda proposta indecente. Pode ser no post desse episódio, na sua transcrição no Medium/@sergiovds ou ainda pelo email [email protected]

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Começa agora o Ex-Libris sobre Tecnologia de 23 de dez de 2018.

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Ter à mão produtos biofarmacêuticos em áreas remotas normalmente é muito difícil, às vezes, até impossível. Pesquisadores financiados pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (a DARPA gente… U.S. Defense Advanced Research Projects Agency)  estão tentando mudar tudo  isso. 

Eles estão encontrando maneiras de aumentar rapidamente a produção de produtos biológicos quando são necessários. Um dos projetos se concentra na produção de proteínas em um sistema bem simples, de bancada. Um outro empacota todo o sistema em uma maleta de mão! 

Um dos mais sérios problemas em situações extremas como a de um médico do Exército dos EUA estacionado numa zona de conflito (pode escolher a zona que quiser… tem norte-americano em um monte delas por aí: Líbia, Iraque, Síria, Iêmen, Paquistão, Somália, não Somália não… lá eles só estão usando drones), ou de uma operação de auxílio humanitário da ONU nas Filipinas, p.ex., após mais um tufão devastador, não se restringe à dificuldade em acessar medicamentos, além das limitações de suprimentos, há o problema de armazenamento de certos biofármacos, como a insulina.

Nada como possuir algo como o sintetizador de comida da Enterprise da série Star Trek; ou seja, uma maquineta que pudesse sintetizar qualquer droga a qualquer momento, em qualquer quantidade, para atender situações austeras, em que hoje em dia, toda uma operação de logística é desperdiçada para levar e carregar caixas e caixas de remédios que podem não ser utilizados integralmente. 

A logística, então, seria apenas transportar alguns reagentes básicos e o laboratório portátil sintetizaria ‘in situ’ o que fosse necessário.

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Desde 2010, a DARPA possui um programa de medicina no campo de batalha. Onde o desafio aos pesquisadores foi o de encontrar maneiras de fabricar drogas, pequenas moléculas e produtos biofarmacêuticos em menos de 24 horas.

No início de 2018, duas equipes de pesquisa financiadas pela DARPA – uma do MIT [Instituto de Tecnologia de Massachusetts] e uma da Universidade de Maryland – responderam ao desafio, desenvolvendo sistemas modulares capazes de produzir terapias protéicas sob demanda. 

Espera-se que tais sistemas e outros semelhantes sejam melhorados, otimizados em breve permitindo que biofármacos, também conhecidos como produtos biológicos, sejam produzidos em ambientes remotos por médicos militares. 

Obviamente o mesmo tipo de tecnologia pode tornar mais fácil e barato o fornecimento de outros medicamentos e vacinas em todo o mundo. E em países desenvolvidos, que já têm acesso a produtos biológicos, as tecnologias subjacentes podem abrir caminho para medicamentos verdadeiramente personalizados.

Bem… aqui nem vou desenvolver o outro lado dessa moeda. Afinal, drogas são drogas, né? Agentes biológicos são agentes biológicos, vai daí…

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Um dos objetivos da DARPA na sintetização de produtos biológicos sob demanda é eliminar a necessidade de refrigerar drogas, como a  insulina. O armazenamento a frio precisa de energia, e isso é um grande problema quando se está lidando com ambientes extremos que carecem de infraestrutura, como as frentes militares sejam elas humanitárias ou de batalha. 

Fabricar insulina e qualquer e produto biológico no local e depois entregá-los imediatamente aos pacientes eliminaria a necessidade de estoque climatizado.

A DARPA também quer reduzir a necessidade de estocar produtos biológicos como contramedidas no caso de ataques químicos, biológicos, radiológicos ou nucleares. Essas drogas raramente precisam ser usadas e precisam ser substituídas à medida que elas expiram. Os estoques menores poderiam ser mantidos para uso imediato, e mais drogas poderiam ser feitas localmente em resposta às epidemias ou ataques.

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Os biofármacos são normalmente sintetizados em lotes em enormes reatores de grande escala, com milhares de litros de volume, por células geneticamente modificadas para produzir as proteínas desejadas. 

No caso da bactéria E. coli, as células devem ser rompidas para recuperar as proteínas. No caso de células de levedura ou de ovário de hamster chinês (CHO), as células secretam as proteínas, o que simplifica a purificação. 

A troca de um desses sistemas de uma molécula para outra pode levar meses. Tais reatores de larga escala são mais eficientes quando usados ​​para produzir proteínas para uma grande população de pacientes. As empresas visam otimizar sua cadeia de suprimentos ao longo de um período de aproximadamente dois anos, mas obter tais previsões corretamente pode ser um desafio.

Tradicionalmente, a fabricação de classes mais amplas de produtos biofarmacêuticos – de enzimas a hormônios e citocinas – requer processos únicos e personalizados, além de instalações exclusivas projetadas para cada molécula.

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Como produtos biológicos podem ser produzidos em até 24 horas? 

Bem… O sistema que a equipe do MIT criou, chamado Integrated Scalable Cyto-Technology, ou InSCyT, usa células de levedura Pichia pastoris para produzir vários medicamentos em um sistema de fabricação de bancada. 

O genoma da levedura é pequeno o suficiente; por cerca de 30 dólares, você pode sequenciar a coisa toda. A acessibilidade dessa biologia possibilita pensar em sintonizar o hospedeiro para produzir as moléculas de interesse com a precisão necessária para os biofármacos. Com novas ferramentas de sequenciamento e edição de genoma, os pesquisadores podem rapidamente adaptar a levedura para produzir novas proteínas.

Conhecer bem a biologia da levedura também permite que a equipe do MIT preveja quais proteínas das células hospedeiras podem contaminar seu produto biológico. Tipicamente, a indústria biofarmacêutica programa células CHO para bombear produtos biológicos selecionados. 

As indústrias usam células CHO porque são células de mamíferos que podem realizar as modificações pós-tradução muitas vezes necessárias para proteínas terapêuticas. Mas essas células, mais complexas que a levedura, geram cerca de 2.000 proteínas contaminantes além da terapêutica desejada. Com a levedura, apenas cerca de 200 proteínas hospedeiras acabam no meio da cultura celular com o produto, facilitando, assim, a purificação.

A turma do MIT ressalta que o sistema InSCyT tem todos os componentes da bio-manufatura convencional, só que em menor escala. O que conseguiram tem os mesmos elementos de fabricação que geralmente se espera de uma instalação típica.

O InSCyT é composto por três módulos. A fermentação ocorre em um módulo de produção. O meio de cultura de células desse módulo, com o produto protéico, flui através de tubos para um sistema de cromatografia num módulo de purificação. Finalmente, a proteína purificada é filtrada em um módulo de formulação.

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Em contraste ao sistema do MIT, o outro sistema financiado pela DARPA funciona sem células. 

Chamado de Bio-MOD (Biological-derived Medicines on Demand), o sistema projetado por uma equipe da Universidade de Maryland, em Baltimore, cabe em uma mala de 90cm, ou melhor, 89 cm.

Os pesquisadores agora estão trabalhando em uma versão ainda menor, que caiba em uma pasta.

Em vez de usar células, o Bio-MOD trabalha com extratos liofilizados de células CHO. Os extratos contêm a transcrição genética e a maquinaria de tradução das células que a Bio-MOD usa para sintetizar a terapêutica de proteínas. 

Em comparação com o sistema do MIT, o da Universidade de Maryland é modularmente semelhante, incluindo módulos de produção e purificação de proteína de uso único que podem ser inseridos na mala.

Uma das principais vantagens dos sistemas sem células é a velocidade. Por outro lado, o sistema baseado em células do MIT pode produzir centenas de milhares de doses de produtos biológicos protéicos em cerca de três dias.

A outra vantagem dos sistemas livres de células é que a refrigeração não é necessária durante o transporte. Os extratos de células liofilizadas que o Bio-MOD usa são como leite em pó.

Explicando: leite fresco é um produto perecível que precisa ser refrigerado, todo mundo sabe. Quando descobriram que é possível fazer leite em pó, isso revolucionou a nutrição em todo o mundo. Você poderia ter algo que é estável na prateleira. Basta adicionar água quando precisa e voilá… leite pronto. O miojo também tá aí pra provar que é isso mesmo.

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Os extratos de células funcionam de uma maneira semelhante, cataliza-se, hidrata-se e pronto. O grupo da Universidade de Maryland mostrou que mesmo células de sangue humano podem servir como fonte de extratos livres de células.

Eles vêem… o grupo de Maryland…  esses extratos sendo particularmente úteis para obter vacinas. Em tais casos, os pesquisadores podem extrair sangue de indivíduos, fazer o extrato, usá-lo no sistema Bio-MOD para produzir uma proteína, como um antígeno de vacina, e injetá-lo de volta na mesma pessoa.

Esse processo seria especialmente útil para lidar com surtos e epidemias. Se você pudesse fazer a vacina no ponto de atendimento, poderia administrá-la imediatamente a todas as pessoas da vizinhança e eliminar os possíveis surtos. Injetar a vacina de volta na mesma pessoa reduziria ou até eliminaria a necessidade de rastreio de vírus ou imunogenicidade.

O Bio-MOD da Universidade de Maryland tem algumas desvantagens. Os sistemas de produção sem células são geralmente adequados para produzir pequenas quantidades de proteínas. E mais purificação é necessária para remover os restos celulares.

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A DARPA vê benefícios em ambos os sistemas, bem como suas aplicações distintas.

O produto liofilizado da Universidade de Maryland pode ​​ser armazenado de forma bastante robusta na prateleira a temperatura e umidade relativamente elevadas. Você pode imaginar isso sendo usado em um ambiente muito austero. 

O Bio-MOD é apropriado para missões de operações especiais envolvendo um pequeno número de indivíduos que precisam de proteção contra ameaças específicas.

O sistema de bancada do MIT, por outro lado, poderia ser usado para substituir os estoques biofarmacêuticos. A raridade de ataques químicos e outros tipos de ataques significa que esses estoques são raramente usados. 

Você poderia pensar nisso como uma manufatura aditiva para a indústria farmacêutica, onde você poderia produzir o que você precisa quando você precisa, ou seja, prevenção para cenários de surto epidêmico ou de evento de exposição massiva. 

Com um deslocamento rápido, de horas, o sistema é capaz de permitir a produção de centenas de doses por dia apenas com sua operação em escala laboratorial. Você poderia imaginar escalonar isso para fazer milhares de doses por dia dependendo apenas da distribuição geográfica das unidades.

Ambos os projetos demonstraram que poderiam produzir uma variedade de moléculas, incluindo proteínas terapêuticas e antígenos para vacinas. Entre eles está o fator estimulante de colônias de granulócitos (G-CSF), uma proteína que é administrada em resposta à exposição à radiação. 

Uma versão genérica do G-CSF foi sintetizada e aprovada pela Food & Drug Administration dos EUA, portanto, é uma terapia protéica bem compreendida que as equipes do MIT e do Universidade de Maryland certamente usaram para testar seus sistemas.

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Outras organizações, além da DARPA, estão interessadas em bio-manufatura sob demanda para tornar mais fácil e barato o fornecimento de produtos biológicos em todo o mundo. 

A maioria dessas outras organizações e pesquisadores está focada em desenvolver e produzir sistemas livres de células por causa de sua capacidade de trabalhar em uma infinidade de ambientes. A primeira vez que extratos de células liofilizadas foram usados ​​para produzir proteínas foi por um grupo da Brigham Young University em 2014.

Mais ou menos na mesma época uma outra equipe do MIT também criou extratos celulares liofilizados, que eventualmente aplicaram à bio-manufatura portátil sob demanda.

A fabricação de proteínas sem células segue o fluxo: Extratos de células liofilizadas e plasmídeos (moléculas de DNA extra cromossomos que podem ser passadas de bactéria à bactéria, carregando consigo informações genéticas – e até mesmo novos genes) são misturados e reidratados para completar a síntese. Tipo um miojão…

Sistemas sem células podem melhorar a saúde global, abrindo uma portabilidade para os profissionais de saúde em áreas de baixa renda; para militares ou viagens espaciais, exploradores ou atletas, ou seja produzindo quantidades modestas em áreas de recursos limitados.

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A bio-manufatura sob demanda tem o potencial de reduzir os custos de produção de produtos biológicos para pequenos grupos de pacientes, e até mesmo para pacientes individuais.

Na Holanda, esse objetivo está a caminho de se tornar realidade. Um grupo de pesquisadores da Universidade de Utrecht conduzem um programa-piloto no qual fazem terapias biológicas sob demanda para pacientes individuais.

A economia, obviamente, é um dos dos impulsionadores da pesquisa. Os preços estão aumentando ao mesmo tempo em que a eficácia média de novos medicamentos está diminuindo. Isso é fato.

A indústria biofarmacêutica desde sempre não é, nunca foi, ou será por enquanto, projetada para o próximo passo do cuidado farmacêutico, que é a medicina personalizada.

A equipe de Utrecht está produzindo produtos biológicos na farmácia do hospital a custos 5% maiores que os da indústria e ainda assim tem lucro. Esse modelo pode ser considerado o equivalente biológico ao de uma farmácia de manipulação.

Os holandeses começaram com o tratamento para o linfoma (um câncer dos glóbulos brancos que pode se tornar resistente às terapias com anticorpos). Por causa desta resistência, os médicos precisam de outra maneira de direcionar as células cancerosas de um paciente. 

Uma vez que um novo biomarcador para as células é encontrado, a equipe da Universidade de Utrecht pode produzir um anticorpo monoclonal personalizado para combiná-lo e estar pronto para tratar a pessoa. 

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Haverá sempre a necessidade de uma indústria farmacêutica para grandes populações de pacientes e para a produção em massa de drogas. Mas a ideia holandesa é fazer apenas a quantidade necessária para um ano de tratamento. As formas de dosagem feitas pela indústria farmacêutica resultam frequentemente na necessidade de descartar produtos não utilizados. 

Pois é… somos capazes de criar e desenvolver inúmeras coisas que nos facilitam a vida, e ao mesmo tempo ter como sub-produto desta mesma criação aquilo que pode sufocar nossa estrutura econômica. 

Precisamos urgentemente rever toda nossa estrutura de produção e consumo. 

O tempo já se esgotou, ultrapassamos o limite do mínimo impacto.

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O Ex-Libris, um podcast rápido e ligeiro – às vezes –  hoje sobre Tecnologia, acabou. 

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Saúde, paz, grato pela companhia e até a próxima

Ex-Libris, inteligência com propriedade.

Transcrição Ex Libris – S01e10

[Cultura] – Por que a ficção científica é atualmente o gênero literário mais importante 

Um historiador, uma sociedade complexa e tecnológica e o entretenimento funcionando como elemento divulgador de conhecimento e educacional. Até dá vontade de ser escritor.

Olá, eu sou Sérgio Vieira e este é o 10º episódio da primeira temporada do Ex-Libris, um podcast rápido e ligeiro sobre Política, Comportamento Humano, Ciência, Tecnologia e Cultura. A cada episódio um tema. Seja bem vindo e espero que esteja gostando do Ex-Libris.  Aguardo comentários e sugestões, afinal eu preciso saber se estou no caminho certo. Para tanto, basta dar um pulo lá no idigitais.com. 

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O badalado historiador Yuval Noah Harari crê que o gênero literário ficção científica tem o poder de moldar a opinião pública. Muito mais que todas as bobagens geradas pelos partidos e congressistas das últimas legislaturas, os quais conseguiram moldar da lama das instituições do Estado brasileiro um Coiso, mas… deixa pra lá, o tema hoje é cultura. Antes de prosseguir um aviso: não confunda este gênero literário com o gênero Fantasia, que os brasileiros adoram associar à Ficção Científica. Yuval Noah Harari, autor dos best-sellers Sapiens e  Homo Deus, é um grande fã de ficção científica, e inclui um capítulo inteiro sobre tal assunto em seu novo livro 21 Lessons for the 21st Century (21 lições para o século 21 em tradução livre).

“Atualmente, a ficção científica ou sci-fi é o gênero artístico mais importante para a sociedade”, diz Harari no episódio 325 do podcast Guia do Geek para a Galáxia [Geek’s Guide to the Galaxy] – este e outros links estão na transcrição deste episódio lá no idigitais.com. “Livros de sci-fi moldam a compreensão do público em geral sobre coisas como inteligência artificial e biotecnologia, as quais provavelmente mudarão nossas vidas e nossa sociedade mais do que qualquer outra coisa nas próximas décadas”. Se tudo andar como está andando, sempre pode surgir algo muito estúpido para a Humanidade que altere esse  progresso.

Como a ficção científica desempenha um papel tão importante na formação da opinião pública, ele gostaria de ver mais obras de ficção científica que lidam com questões realistas, tais como: Uma inteligência artificial, criando uma “classe inútil” permanente de trabalhadores. Já aviso – e com o aval do Marco Gomes: Motoristas e redatores coloquem suas barbas de molho… Um cenário já real é a utilização de Inteligência Artificial e Big Data para operar automóveis autônomos (e em breve caminhões de carga), bem como para vasculhar o WhatsApp de milhões de pessoas e por meio da filtragem dos assuntos mais replicados segundo a segundo, para pautar um impulsionamento com fins comerciais e/ou políticos, algo assim como um jornalismo imediato, seja de real news ou fake news. [parênteses] – Eu ainda não tive notícia de alguma Start Up com IA e Big Data fazendo jornalismo do tipo break news. Não duvido que Google e Facebook já estejam fazendo isso… Mas se não estiverem e aparecer alguma Startup unicórnio por aí, a idéia é MINHA! [fechando os parênteses]. Harari nesta entrevista também afirma que: “Se você quiser aumentar a conscientização pública sobre tais questões –  Inteligência Artificial e Biotech – um bom filme de ficção científica poderia valer não um, mas sim uma centena de artigos na Science, Cell, Nature, ou no New York Times”. Lembro aqui a riqueza de informações científicas atuais disponíveis em filmes como Contato de 1997, Interestelar de 2014 e Arrival (A chegada) de 2016 e o  quanto dessas informações foram dissecados pelos fãs de sci-fi e a comunidade científica.

Mas, em contraponto, o mesmo Harari salienta que a disponibilidade de muitas obras de ficção científica faz com elas tendam a se concentrar em cenários fantasiosos ou extravagantes. Né, tchurmina das Espadas de Vidro e o Trono de Carvão – volume I, obviamente? Acho que só o Cardoso vai entender a referência. Mas, vamos lá… De acordo com Harari: “Na maioria dos livros de ficção científica e filmes sobre inteligência artificial, o enredo principal gira em torno do momento em que o computador ou o robô ganha consciência e começa a ter sentimentos”. Nessa hora é que o prof. Miguel Nicolelis se retorce na poltrona muito mais que comemorando um gol do Palestra. O historiador considera que isso – a concentração em cenários fantasiosos e extravagantes – desvia a atenção do público dos problemas reais e importantes para coisas que provavelmente não acontecerão tão cedo assim. Inteligência Artificial e Biotecnologia podem ser dois dos problemas mais críticos que a humanidade enfrenta, mas Harari observa que eles são apenas um pontinho no radar político. Ele acredita que os autores de ficção científica e cineastas precisam fazer tudo o que puderem para mudar isso.

“As tecnologias certamente – continua Harari – não são ferramentas de aniquilação, meios de se chegar um armagedon. Ainda podemos agir e regular estas mesmas tecnologias para evitar os piores cenários e usá-las principalmente para o bem”. Lembro que a lasca de silex do paleolítico servia para abater, retirar a pele e descarnar um animal para alimentação de nossos ancestrais como também para matar outro nosso ancestral. Tecnologia é isso: serve, se para o bem ou para mal, depende do uso. É questionável quantas vezes um ser humano pode se reinventar durante sua vida – e sua vida, com os avanços da biotecnologia – já é e provavelmente será mais longa, e seus anos de trabalho também serão mais longos. Então você seria capaz de se reinventar quatro, cinco, seis vezes durante a sua vida? O estresse psicológico é imenso. Eu gostaria de ver – diz Harari –  um filme de ficção científica que explora a questão bastante mundana de alguém ter que se reinventar, então no final do filme – assim que ele se acomodasse nesse novo trabalho, após um período de longa transição, difícil – alguém vem e anuncia: “Ah, desculpe, seu novo trabalho acaba de ser automatizado, você tem que começar da estaca zero e se reinventar novamente.”

“A única questão deixada em aberto depois de terminar de ler 1984 de George Orwell, publicado em 1949 é: Como podemos evitar esse processo e não chegar lá?” [parenteses novamente] – Para nós brasileiros a certeza é: putamerda, chegamos lá…[fechando o parênteses]. Repetindo o texto para manter a fluidez e o entendimento: A única questão deixada em aberto ao fim do livro 1984 é: Como não chegar naquilo? Mas com Admirável Mundo Novo de Aldous Huxley, publicado em 1932, é muito, mas muito mais difícil.  Todos personagens de Huxley estão plenos e felizes e satisfeitos com tudo o que acontece. Não há rebeliões, não há revoluções, não há polícia secreta, há apenas sexo livre e rock and roll, drogas e tudo o mais. E, no entanto, você tem esse sentimento muito desagradável de que algo está errado, e é muito difícil apontar o que está errado em uma sociedade em que você hackeou as pessoas de modo que elas fiquem satisfeitas o tempo todo. Quando foi publicado, era óbvio para todos que esta era uma distopia assustadora, mas hoje, cada vez mais pessoas lêem o livro de Huxley como uma utopia, assim…  sem sobressaltos ou estranhamentos maiores. Eu creio que essa mudança é muito interessante e diz muito sobre as mudanças em nossa visão de mundo no último século.”

Um outro ponto sobre extensão da vida é abordado por Harari em sua busca de roteiros inusitados: “Que tipo de relações entre pais e filhos teríamos  quando os pais soubessem que não vão morrer e deixar seus filhos para trás? Se você vive 200 anos, e, ‘quando eu tinha 30 anos eu tive esse filho, e ele agora tem 170, mas isso foi há mais de uma século e meio, essa foi uma parte tão pequena da minha vida’. Que tipo de relação você tem em tal sociedade? Eu acho que essa é outra idéia maravilhosa para um filme de ficção científica – sem rebeliões de robôs, sem um grande apocalipse, sem um governo tirânico – apenas um filme simples sobre a relação entre mãe e filho quando a mãe tem 200 anos e o filho tem 170.” Finaliza Harari. Eu mesmo tive a oportunidade de conhecer uma senhora de 92 anos e sua filha de 77 e a relação entre ambas era algo que beirava o companheirismo, algo distante da relação mãe e filha do tipo 20 – 45 (hoje em dia um caso um tantinho escasso devo concordar). Há alguns anos as mulheres pararam de ter filhos logo após a faculdade, agora elas os têm quando a vida profissional está consolidada.

No quesito tecnologia Harari finaliza: “Você poderia ter imaginado há 50 anos que o ser humano desenvolveria um enorme mercado para transplantes de órgãos, em que países em desenvolvimento seriam enormes fazendas em que milhões de pessoas poderiam ter seus órgãos retirados e depois vendidos para pessoas ricas em países mais desenvolvidos. Tal mercado valeria centenas de bilhões de dólares, e tecnologicamente é completamente viável – não há absolutamente nenhum impedimento técnico para criar tal mercado, bem como estas enormes fazendas de órgãos. Então, há muitos desses cenários de ficção científica que nunca se materializam porque a sociedade pode agir para se proteger e regular as tecnologias perigosas. E isso é muito importante lembrar quando olhamos para o futuro ”.

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