Video sobre Engenharia Genética
http://www.youtube.com/watch?v=gcDjJ-27g2w&feature=related
Video sobre clonagem e a Ovelha Dolly
http://il.youtube.com/watch?v=ePRdyD-7S5k&feature=related
Video sobre Terapia Gênica
http://www.youtube.com/watch?v=9KLXqbbkgXc
Video sobre Os genomas
http://www.youtube.com/watch?v=Bu6rbC2cnTM
Video sobre as Células - Tronco
http://www.youtube.com/watch?v=PUoA2JJwRJE
Video sobre os Transgênicos
http://www.youtube.com/watch?v=wDXhSI838aE&feature=related
sábado, 13 de novembro de 2010
sexta-feira, 12 de novembro de 2010
Biotecnologia
HISTÓRICO
O uso da Biotecnologia teve o seu início com os processos fermentativos, cuja utilização transcende, de muito, o início da era Cristã, confundindo-se com a própria história da humanidade. A produção de bebidas alcoólicas pela fermentação de grãos de cereias já era conhecida pelos sumérios e babilônios antes do ano 6.000 a .C. Mais tarde, por volta do ano 2.000 a . C., os egípcios, que já utilizavam o fermento para fabricar cerveja, passaram emprega-lo também na fabricação de pão.
Outras aplicações como a produção de vinagre, iogurte e queijos são, de há muito, utilizadas pelo ser humano.
Entretanto, não eram conhecidos os agentes causadores das fermentações que ficaram ocultos por 6 milênios. Somente no século dezessete, o pesquisador Antom Van Leeuwenhock, através da visualização em microscópio, descreveu a existência de seres tão minúsculos que eram invisíveis a olho nu.
Foi somente 200 anos depois que Louis Pasteur , em 1876, provou que a causa das fermentações era a ação desses seres minúsculos, os microrganismos, caindo por terra a teoria, até então vigente, que a fermentação era um processo puramente químico.
Foi ainda Pasteur que provou que cada tipo de fermentação era realizado por um microrganismo específico e que estes podiam viver e se reproduzir na ausência de ar.
Posteriormente, em 1897, Eduard Buchner, demonstrou ser possível a conversão de açúcar em alcool, utilizando células de levedura maceradas, ou seja, na ausência de organismos vivos.
Paradoxalmente que possa parecer, foram as grandes guerras mundiais que motivaram a produção em escala industrial de produtos advindos de processos fermentativos.
A partir da primeira guerra, a Alemanha, que necessitava de grandes quantidades de glicerol para a fabricação de explosivos, desenvolveu através de Neuberg, um processo microbiológico de obtenção desse alcool, tendo chegado a produzir 1.000 toneladas do produto por mês. Por outro lado, a Inglaterra produziu em grande quantidade a acetona para o fabrico de munições, tendo essa fermentação contribuído para o desenvolvimento dos fermentadores industriais e técnicas de controle de infecções.
Foi, todavia, a produção de antibióticos o grande marco de referência na fermentação industrial.. A partir de 1928, com a descoberta da penicilina por Alexandr Fleming, muitos tipos de antibióticos foram desenvolvidos no mundo.
Na década de 40, durante a segunda guerra mundial, os antibióticos passaram a integrar os processos industriais fermentativos, principalmente nos Estados Unidos, basendo-se inicialmente na síntese da penicilina e, posteriormente, da estreptomicina.
Foi, todavia, a partir da década de 50 que a Biotecnologia, com a descoberta da síntese química do DNA, e com as técnicas de manipulação genética:DNA recombinante, fusão celular ou hibridoma, passou de fato a existir.
A técnica do DNA recombinante envolve a criação sintética de novos organismos vivos, com características não encontradas na natureza, formadas pela hibridização em nível molecular do DNA. Essa técnica permite, por exemplo, o enxerto de genes humanos que determinam a produção de insulina em um microrganismo. Isso leva a produzir a industrialmente insulina humana, substituindo, com grande vantagens, a insulina bovina ou suína empregadas no tratamentos de diabéticos.
A técnica de hibridoma possibilitou a manipulação genética a nível das células vivas onde duas ou mais células são fundidas para formar novos microrganismos. Na prática, células animais que produzem anticorpos são incorporadas a outras malignas ou perniciosas resultando em uma nova que se torna eficiente produtora de anticorpos.
A tabela 1 mostra os principais marcos históricos no avanço científico e tecnológico da Biotecnologia.
Período | Acontecimento |
bebidas alcoólicas (cerveja e vinho) são produzidas por sumérios e babilônios | |
panificação e bebidas fermentadas são utilizadas por egípcios e gregos | |
1875 d. C. | Pasteur mostra que a fermentação é causada por microrganismos |
1880-1910 | surgimento da fermentação industrial (ácido láctico, etanol, vinagre) |
1910-1940 | síntese de glicerol, acetona e ácido cítrico |
1940-1950 | antibióticos são produzidos em larga escala por processos fermentativos |
1953 | estabelecida a estrutura do DNA |
1073 | início da engenharia genética |
1982 | insulina humana é produzida |
Multidisciplinaridade da Biotecnologia.
USOS
A Biotecnologia encontra muitas e diferentes aplicações importantes em vários segmentos de atividade:
· Agricultura
· Mineração
· Pecuária
· Saúde
· Indústria
Suas aplicações na indústria constituem o objetivo principal da chamada Biotecnologia Industrial.
Agricultura
Cultura de Tecidos
Informações dão ciência de que a seleção e reprodução de plantas superiores por métodos convencionais têm sido utilizados desde os tempos antigos considerando a necessidade de produzir quantidades crescentes de alimentos e matérias primas para a indústria.
Uma das áreas mais promissoras na Biotecnologia é a da cultura de tecidos. É uma área já antiga, datando dos anos 20, mas que só alcançou progressos razoáveis a partir do fim da década de 60.
Nos tecidos e células cultivadas “in vitro” pode-se introduzir alterações por ação de agentes físicos ou químicos com maior eficiência do que em plantas inteiras. Assim, as taxas de alterações podem ser grandemente aumentadas e, a partir dessas culturas, pode-se conseguir a regeneração de plantas com características diferentes. Existe também a possibilidade de fusão de células com características diferentes, possibilitando ou novos tipos de combinação, ou combinação de material genético de células provenientes de espécies muitas vezes diferentes. Uma das vantagens é que através dessa técnica pode-se gerar um grande número de material clonado em curto espaço de tempo e em ambientes reduzidos, sendo ainda indicada para a eliminação de doenças.
Fixação de Nitrogênio
O nitrogênio, sendo um dos nutrientes fundamentais para as plantas, participa da composição das moléculas de proteína e clorofila, além de desempenhar uma função chave no processo de divisão celular. Assim, uma adequada nutrição em nitrogênio é fundamental para o crescimento vigoroso das plantas.
Uma das possibilidades de fornecimento de nitrogênio às plantas é através da fixação biológica, por microrganismos, utilizando o nitrogênio existente no ar.
Esses fixadores de nitrogênio, denominados inoculantes, podem ser usados em leguminosas, gramíneas, florestas, ambientes aquáticos, etc.
Controle Biológico de Pragas
São inegáveis os danos que os insetos/pragas causam à agricultura. A monocultura e o uso indiscriminado de produtos químicos - defensivos agrícolas - eliminam os inimigos naturais que existem em culturas diversificadas, provocando o desequilíbrio ecológico nas áreas de plantio, gerando condições propícias para o aparecimento de pragas além de aumentar a sua resistência.
Os microrganismos patogênicos aos insetos/pragas são adequados à redução específicas, enquanto que os predadores naturais e insetos benéficos são preservados ou podem se desenvolver, estabelecendo o equilíbrio natural. Portanto, os inseticidas microbiológicos são considerados como uma forma alternativa de controle de pragas.
Entre esses podem ser mencionados:
- fungos - cigarrinha da folha da cana-de-açúcar;
- vírus - granulose da broca da cana-de-açúcar; lagarta da laranja;
- parasitas moscas: broca da cana-de-açúcar;
vespas: broca da cana-de-açúcar;
- bactérias: toxinas - lagarta do algodão e legumes
moscas domésticas e bicheiras. moscas azuis e verdes, moscas das frutas
Sementes
A melhoria da produtividade agrícola pode ser conseguida mediante o uso de sementes melhoradas geneticamente. Produtos como a batata , cacau, café, cana-de-açúcar, arroz, cebola, laranja, milho, soja e tomate tiveram progresso na produção agrícola nos últimos anos através do melhoramento genético e seleção de cultivos de maior produtividade e resistência a fatores ambientais.
Mineração
Lixiviação Bacteriana de Minérios
O estudo e aperfeiçoamento dos processos de concentração de metais em geral tem contribuído significativamente para o aproveitamento de minérios.
No campo da metalurgia extrativa, mais especificamente da hidrometalurgia, a lixiviação bacteriana de minérios vem merecendo crescente atenção como alternativa para os processos convencionais. Analogamente a lixiviação convencional, baseia-se na solubilidade dos metais em soluções adequadas por meio de reações químicas e também de reações bioquímicas.
Cobre, urânio e zinco são exemplos de minerais que podem ser recuperados através de lixiviação bacteriana.
Pecuária
Inseminação Artificial
A técnica de inseminação artificial em bovinos teve um rápido crescimento a partir de meados da década de 70.
O Estado de São Paulo é de longe o estado brasileiro mais importante na produção e comercialização de sêmem bovino participando com mais de 60% em relação ao total do País.
Como impactos decorrentes da inseminação artificial podem ser citados:
- aumento da produtividade na produção leiteira
- liberação de áreas antes ocupadas com pastagens para outra atividades agrícolas.
Transferência de Embriões
O estudo de transferência de embriões é novo no País, tendo sido iniciado no final da década de 70.
O que se transfere não é o embrião propriamente dito, mas o zigoto, que é uma massa de células não diferenciadas. A transferência de embriões na seleção de mães de produtoras e reprodutores, na propagação de raças com características raras de produtividade, no aumento do percentual de características genéticas e na diminuição do intervalo entre gerações.
Saúde
Antibióticos
Os antibióticos são empregados no combate a infecções causadas por microrganismos, notadamente bactérias, tanto no organismo humano como no animal e vegetal.. São usados também no controle de infecções em determinados processos fermentativos. Os antibióticos se constituem no grupo de maior importância econômica, entre os produtos obtidos por fermentação.
Atualmente existem mais de 5.000 tipos diferentes de antibióticos conhecidos, tendo sido a sua produção grandemente impactada pelo melhoramento genético dos microrganismos utilizados.
Dentre os produtos industrializados a maior contribuição comercial provêm das penicilinas e cefalosporinas.
Proteínas reguladoras do metabolismo
A produção dessas macromoléculas por microrganismos, teve grande impulso com as pesquisas do DNA recombinante.
Os principais produtos são: insulina humana, interferon, hormônio de crescimento humano, peptídios neuroativos,, etc. Desses fármacos, o que se encontra em estágio tecnológico mais avançado é a insulina, fundamental na regulação do teor de glicose no sangue, sendo usada na terapia de pacientes com diabetes.
Transformação de esteróides
A cortisona, descoberta no início da década de 30, e suas propriedades no combate à artrite reumática, levou à pesquisa do desenvolvimento de muitos compostos similares, hoje industrializados e comercializados.
Inicialmente, a síntese da cortisona era feita por via química. Posteriormente, algumas das etapas principais da síntese passaram a ser realizadas por microrganismos o que proporcionou substancial barateamento no custo final.
Outros produtos como hidrocortisona, testosterona, albumina humana, gama globulina, e fator anti - hemofílico estão sendo produzidos e comercializados.
Vacinas
As vacinas representam um importante instrumento no controle de doenças infecciosas. Muitas doenças podem ser evitadas pela imunidade induzida como a poliomielite, a varíola e o sarampo.
As vacinas podem ser de origem viral, bacteriana, protozoária e mesozoária.
A Biotecnologia, através da técnica do DNA recombinante, tem envidado esforços no desenvolvimento de novos agentes imunizantes para influenza tipos A e B, herpes, polio e hepatite A e B,
Vacinas de origem bacteriana, para diversos tipos de meningite, tem sido produzidas por meio de fermentação, bem como o componente pertussis da vacina tríplice.
Processos Fermentativos
A fermentação como processo industrial apresenta hoje uma importância crescente em setores chaves da economia.
Assim é, que mais de 300 empresas por todo o mundo produzem e comercializam produtos obtidos através de processos fermentativos, tendo sido a produção em escala industrial de bens, através de processos microbiológicos, iniciada a partir da primeira guerra mundial.
Atualmente, existem mais de uma centena de produtos viáveis de serem obtidos através da via fermentativa.
Enzimas
As enzimas são moléculas de proteínas que têm a função de catalisar reações, sendo produzidas por microrganismos.
Foi somente na primeira metade do século XIX que surgiram as primeiras evidências científicas de que os microrganismos possuem substâncias químicas capazes de catalisarem reações químicas (Payen Persaz em 1883).
A principal fonte de obtenção de enzimas são os microrganismos, embora muitas enzimas de aplicação industrial tenham sua origem nos tecidos animal ou vegetal: renina, obtida do estômago de bezerros e papaína, obtida do mamão, por exemplo.
Os principais tipos de enzimas comercializados atualmente são as proteases, glucoamilase, a-amilase e glicose isomerase.
Video de Biotecnologia.
quarta-feira, 10 de novembro de 2010
Engenharia genética
Engenharia genética e modificação genética são termos para o processo de manipulação dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo deste. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do ADN num chamado "corpo de prova", geralmente para exprimir um gene. O objetivo é de introduzir novas características num ser vivo para aumentar a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, introduzindo uma nova característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima.
Exemplos são a produção de insulina humana através do uso modificado de bactérias e da produção de novos tipos de ratos como o OncoMouse (rato cancro) para pesquisa, através de re-estruturamento genético. Já que uma proteína é codificada por um segmento específico de ADN chamado gene, versões futuras podem ser modificadas mudando o ADN de um gene. Uma maneira de o fazer é isolando o pedaço de ADN contendo o gene, cortando-o com precisão, e reintroduzindo o gene em um segmento de ADN diferente.
A engenharia genética oferece a partir do estudo e manuseio bio-molecular (também chamado de processo biológico e molecular), a obtenção de materiais orgânicos sintéticos. Os processos de indução da modificação genética permitiram que a estrutura de seqüências de bases completas de DNA fossem decifradas, portanto facilitando a clonagem de genes.
A clonagem de genes é uma técnica que está sendo largamente utilizada em microbiologia celular na identificação e na cópia de um determinado gene no interior de um organismo simples empregado como receptor, uma bactéria, por exemplo. Este processo é muito importante na síntese de alguns sub-produtos utilizados para o tratamento de diversas enfermidades.
Os pesquisadores norte-americanos George W. Beadle e Edward L. Tatum, na década de 1930, demonstraram a regulação pelos genes da produção de proteínas e enzimas e a consequente intervenção nas reações dos organismos dos animais. A partir destas pesquisas, teve início o progresso de descoberta da estrutura genética humana.
Oswald Avery em 1944, pesquisando a cadeia molecular do ácido desoxirribonucleico (DNA),ou (RNA), descobriu que este é o componente cromossômico que transmite informações genéticas.
Em 1953 os ingleses Francis H. C. Crick, Maurice Wilkins e o norte-americano James D. Watson conseguiram mapear boa parte da estrutura da molécula do DNA.
Em 1961 os franceses François Jacob e Jacques Monod pesquisaram o processo de síntese de proteínas nas células bacterianas. Descobriram que o principal responsável pela síntese é o DNA, que passou então a ser o elemento central das pesquisas de engenharia genética.
Em 1972, na Universidade de Stanford, na Califórnia, o norte-americano Paul Berg ligou duas cadeias de DNA. Uma era de origem animal, a outra bacteriana. Esta foi a primeira experiência bem sucedida onde foram ligadas duas cadeias genéticas diferentes, e que é considerada por muitos autores o início da criação sintética de produtos de engenharia genética.
Em 1978, o suíço Werner Arber e os norte-americanos Daniel Nathans e Hamilton O. Smith foram laureados com o Prêmio Nobel de medicina ou fisiologia por terem isolado as enzimas de restrição, que são substâncias capazes de cindir o DNA controladamente em pontos precisos. Juntamente com a Ligase, que consegue unir fragmentos de ADN, enzimas de restrição formaram a base inicial da tecnologia do ADN recombinante.
Iniciou-se então a era da manipulação de mensagens genéticas expressas em fragmentos de seqüências que compõem o código hereditário e os nucleotídeos.
A partir deste momento a engenharia genética passou a cortar ou modificar as moléculas de DNA, utilizando enzimas específicas. As ligases, enzimas que agem para unir a cadeia fragmentada começaram a ser descobertas e sintetizadas para manipulação genética.
A introdução do DNA nas células
A introdução de fragmentos de DNA contendo genes de interesse numa célula, só culminará na reprodução da mensagem genética de tal gene, se este estiver contido num vetor de clonagem apropriado. Tais vetores contém sequências de regulação importantes para que a maquinaria celular possa "ler" e "ler corretamente" a informação contida no gene. Os vetores que são responsáveis por este processo, podem ser plasmídios, vírus e outros, também manipulados geneticamente. Como os plasmídios são sequências circulares de DNA, que se reproduzem de forma autónoma e são elementos genéticos extracromossómicos, tornaram-se portanto, ideais para a transmissão de informação genética.
Umas das mais conhecidas aplicações da engenharia genética são os organismos geneticamente modificados (OGM).
Existem muitas possíveis aplicações biotecnológicas da modificação genética, por exemplo, vacinas orais produzidas nas frutas. Estas pela simplicidade da sua produção têm baixo custo. Isto representa um desenvolvimento das modificações genéticas para usos médicos e abre uma porta ética para o uso da tecnologia para a modificação de genes humanos.
Uma das maiores ambições de alguns grupos de pesquisadores é a possibilidade da melhoria das capacidades humanas físicas e mentais pelo uso da engenharia molecular.
A expansão e barateamento dos processos para as descobertas e os acessos para a informação da compreensão genética tornaram-se uma realidade. Uma imensa quantidade de sequências de nucleótidos já foram divulgadas na Internet e verificadas pelos mais diferentes institutos de pesquisas. Atualmente o maior desafio é elucidar as funções das redes complexas de interacção das proteínas, é conhecer e entender o proteoma dos organismos.
A Engenharia Genética tornou-se valiosa nas pesquisas sobre proteínas, onde se pode utilizar técnicas que permitam:
Entretanto, outros discutem que o maior problema é a distribuição, e não a produção, pois a fome de parte da população é o resultado da distribuição desigual de alimento e da riqueza. Portanto, não haveria necessidade da produção de alimentos geneticamente modificados.
Outros ainda, afirmam que as modificações genéticas podem ter consequências inesperadas, podendo tanto nos organismos modificados como nos seus ambientes. Os efeitos ecológicos das plantas transgênicas precisariam ser cuidadosamente investigados antes de serem liberados para plantio.
Os activistas Anti-Engenharia Genética dizem que com os conhecimentos atuais de genética, ainda não existe nenhuma maneira de se assegurar que os organismos geneticamente modificados fiquem controlados. Afirmam ainda que o uso desta tecnologia fora de laboratórios tem riscos inaceitáveis para o futuro. Existe o receio de que determinados vegetais geneticamente manipulados reduzirão a biodiversidade no Planeta.
Segundo afirmações ainda, as plantas tóxicas aos insectos significarão não significaram absolutamente nada. Isto poderia resultar no declínio de vários animais selvagens (por exemplo pássaros) que dependem das sementes e/ou dos insectos, como alimento.
Os especialistas das técnicas genéticas enumeram os benefícios que a tecnologia pode ter nas plantas comestíveis. Por exemplo, nas difíceis condições agrícolas dos países em desenvolvimento (também conhecidos como países subdesenvolvidos, ou do Terceiro Mundo). Dizem que, com modificações, as colheitas existentes poderiam prosperar sob as circunstâncias relativamente hostis, fornecendo maiores quantidades de alimento. A ideia do chamado arroz dourado também agrada os peritos, uma variedade geneticamente alterada do arroz, que contém níveis elevados de pro-vitamina A. Existe a esperança que este arroz possa aliviar o défice de vitamina A no Mundo para a morte de milhões de pessoas anualmente.
Os peritos afirmam ainda que as colheitas geneticamente projectadas não são significativamente diferentes daquelas modificadas pela Natureza ou pelos seres humanos no passado, e estas que, pela extensão, são tão seguras ou mesmo mais seguras do que o uso de tais métodos. Apesar de existir certa transferência de genes entre eucariotos e procariotos unicelulares, até agora ainda não houve catástrofes genéticas resultantes disto.
Pessoas a favor das técnicas correntes de engenharia genética acreditam que irá diminuir a necessidade do uso de pesticidas e haverá maior produtividade agrícola para muitos agricultores, incluindo até os dos países em desenvolvimento.
Em Abril de 2004, Hugo Chávez baniu totalmente o uso de sementes geneticamente modificadas na Venezuela. Em Janeiro de 2005, o governo da Hungria seguiu, e anunciou que bania a importação e plantação de sementes de milho geneticamente modificadas, apesar de terem sido autorizadas pela União Europeia.
Exemplos são a produção de insulina humana através do uso modificado de bactérias e da produção de novos tipos de ratos como o OncoMouse (rato cancro) para pesquisa, através de re-estruturamento genético. Já que uma proteína é codificada por um segmento específico de ADN chamado gene, versões futuras podem ser modificadas mudando o ADN de um gene. Uma maneira de o fazer é isolando o pedaço de ADN contendo o gene, cortando-o com precisão, e reintroduzindo o gene em um segmento de ADN diferente.
A engenharia genética oferece a partir do estudo e manuseio bio-molecular (também chamado de processo biológico e molecular), a obtenção de materiais orgânicos sintéticos. Os processos de indução da modificação genética permitiram que a estrutura de seqüências de bases completas de DNA fossem decifradas, portanto facilitando a clonagem de genes.
A clonagem de genes é uma técnica que está sendo largamente utilizada em microbiologia celular na identificação e na cópia de um determinado gene no interior de um organismo simples empregado como receptor, uma bactéria, por exemplo. Este processo é muito importante na síntese de alguns sub-produtos utilizados para o tratamento de diversas enfermidades.
História da engenharia genética
Os pesquisadores norte-americanos George W. Beadle e Edward L. Tatum, na década de 1930, demonstraram a regulação pelos genes da produção de proteínas e enzimas e a consequente intervenção nas reações dos organismos dos animais. A partir destas pesquisas, teve início o progresso de descoberta da estrutura genética humana.
Oswald Avery em 1944, pesquisando a cadeia molecular do ácido desoxirribonucleico (DNA),ou (RNA), descobriu que este é o componente cromossômico que transmite informações genéticas.
Em 1953 os ingleses Francis H. C. Crick, Maurice Wilkins e o norte-americano James D. Watson conseguiram mapear boa parte da estrutura da molécula do DNA.
Em 1961 os franceses François Jacob e Jacques Monod pesquisaram o processo de síntese de proteínas nas células bacterianas. Descobriram que o principal responsável pela síntese é o DNA, que passou então a ser o elemento central das pesquisas de engenharia genética.
Em 1972, na Universidade de Stanford, na Califórnia, o norte-americano Paul Berg ligou duas cadeias de DNA. Uma era de origem animal, a outra bacteriana. Esta foi a primeira experiência bem sucedida onde foram ligadas duas cadeias genéticas diferentes, e que é considerada por muitos autores o início da criação sintética de produtos de engenharia genética.
Em 1978, o suíço Werner Arber e os norte-americanos Daniel Nathans e Hamilton O. Smith foram laureados com o Prêmio Nobel de medicina ou fisiologia por terem isolado as enzimas de restrição, que são substâncias capazes de cindir o DNA controladamente em pontos precisos. Juntamente com a Ligase, que consegue unir fragmentos de ADN, enzimas de restrição formaram a base inicial da tecnologia do ADN recombinante.
A era da manipulação genética
Iniciou-se então a era da manipulação de mensagens genéticas expressas em fragmentos de seqüências que compõem o código hereditário e os nucleotídeos.
A partir deste momento a engenharia genética passou a cortar ou modificar as moléculas de DNA, utilizando enzimas específicas. As ligases, enzimas que agem para unir a cadeia fragmentada começaram a ser descobertas e sintetizadas para manipulação genética.
A introdução do DNA nas células
A introdução de fragmentos de DNA contendo genes de interesse numa célula, só culminará na reprodução da mensagem genética de tal gene, se este estiver contido num vetor de clonagem apropriado. Tais vetores contém sequências de regulação importantes para que a maquinaria celular possa "ler" e "ler corretamente" a informação contida no gene. Os vetores que são responsáveis por este processo, podem ser plasmídios, vírus e outros, também manipulados geneticamente. Como os plasmídios são sequências circulares de DNA, que se reproduzem de forma autónoma e são elementos genéticos extracromossómicos, tornaram-se portanto, ideais para a transmissão de informação genética.
Exemplos de produtos oriundos das técnicas de engenharia genética
- A insulina.
- Os interferonas.
- A interleucina.
- Algumas proteínas do sangue:
- A albumina.
- O fator VIII.
- Alguns tipos de ativadores das defesas orgânicas para o tratamento do câncer, como o fator necrosante de tumores.
- A criação de vacinas sintéticas contra:
- A criação e desenvolvimento de biotecnologias para a pesquisa segura de substâncias cuja manipulação envolve alto risco biológico:
- Vacinas que se preparam com vírus infecciosos, onde pode existir o risco de vazamento incontrolado.
Umas das mais conhecidas aplicações da engenharia genética são os organismos geneticamente modificados (OGM).
Existem muitas possíveis aplicações biotecnológicas da modificação genética, por exemplo, vacinas orais produzidas nas frutas. Estas pela simplicidade da sua produção têm baixo custo. Isto representa um desenvolvimento das modificações genéticas para usos médicos e abre uma porta ética para o uso da tecnologia para a modificação de genes humanos.
Uma das maiores ambições de alguns grupos de pesquisadores é a possibilidade da melhoria das capacidades humanas físicas e mentais pelo uso da engenharia molecular.
Engenharia genética e as pesquisas
Apesar da grande evolução da genética nos últimos vinte anos, ainda existe muito para pesquisar. A contar com o projeto de pesquisa do genoma humano e dos genomas de vegetais e animais significativos.A expansão e barateamento dos processos para as descobertas e os acessos para a informação da compreensão genética tornaram-se uma realidade. Uma imensa quantidade de sequências de nucleótidos já foram divulgadas na Internet e verificadas pelos mais diferentes institutos de pesquisas. Atualmente o maior desafio é elucidar as funções das redes complexas de interacção das proteínas, é conhecer e entender o proteoma dos organismos.
A Engenharia Genética tornou-se valiosa nas pesquisas sobre proteínas, onde se pode utilizar técnicas que permitam:
- A perda de função da proteína, através da deleção ou nocauteamento do gene respectivo desta proteína. Geralmente um gene apenas, do genoma de um organismo, é nocauteado por vez. E preferencialmente este tipo de experimento é feito em organismos simples, unicelulares, onde é mais fácil analisar o fenótipo. Se o organismo com o gene inativado apresentar alguma característica incomum, esta será associada a proteína em estudo. Desta forma é possível determinar e analisar defeitos causados por mutação em proteínas. E pode ser considerado útil porque não causa danos em genes além do que está sendo estudado. Esta técnica é utilizada na determinação da função de uma proteína.
- A localização celular e identificação de interacções duma proteína desejada. Uma forma de fazer isso é substituir um gene selvagem por um gene de fusão, que é o próprio gene teste fusionado a um gene repórter, como o da proteína verde fluorescente (GFP, da sigla em inglês) por exemplo. Assim a visualização desta proteína de fusão, um coloração verde fluorescente permite localizar a proteína em estudo.
Polêmicas
Pela sua natureza, o desenvolvimento da engenharia genética convive com problemas legais e éticos. Um dos principais fatores que exigem um controle rígido pela sociedade organizada, e tem gerado polêmicas ético-morais, é a manipulação do genoma de seres vivos com fins eugênicos, ou seja, a de depuração da espécie.Outro caso é a retirada de células-tronco de embriões humanos, principalmente contrariada por religiões, que consideram o ato uma agressão à vida.Os medicamentos genéticos e a ética
A insulina, tão importante ao enfermos de Diabete, além da interferona, são atualmente possíveis graças aos progressos da engenharia genética e da bioengenharia. Outro assunto polêmico é o uso das células-tronco em pesquisas para tratamentos de doenças degenerativas.Afirmações pró e contra as técnicas de engenharia genética na Agricultura
Engenheiros genéticos afirmam que a tecnologia de manipulação genética é segura. Dizem alguns que é necessária a fim de manter a produção de alimentos para suprir o crescimento das populações.Entretanto, outros discutem que o maior problema é a distribuição, e não a produção, pois a fome de parte da população é o resultado da distribuição desigual de alimento e da riqueza. Portanto, não haveria necessidade da produção de alimentos geneticamente modificados.
Outros ainda, afirmam que as modificações genéticas podem ter consequências inesperadas, podendo tanto nos organismos modificados como nos seus ambientes. Os efeitos ecológicos das plantas transgênicas precisariam ser cuidadosamente investigados antes de serem liberados para plantio.
Os activistas Anti-Engenharia Genética dizem que com os conhecimentos atuais de genética, ainda não existe nenhuma maneira de se assegurar que os organismos geneticamente modificados fiquem controlados. Afirmam ainda que o uso desta tecnologia fora de laboratórios tem riscos inaceitáveis para o futuro. Existe o receio de que determinados vegetais geneticamente manipulados reduzirão a biodiversidade no Planeta.
Segundo afirmações ainda, as plantas tóxicas aos insectos significarão não significaram absolutamente nada. Isto poderia resultar no declínio de vários animais selvagens (por exemplo pássaros) que dependem das sementes e/ou dos insectos, como alimento.
Os especialistas das técnicas genéticas enumeram os benefícios que a tecnologia pode ter nas plantas comestíveis. Por exemplo, nas difíceis condições agrícolas dos países em desenvolvimento (também conhecidos como países subdesenvolvidos, ou do Terceiro Mundo). Dizem que, com modificações, as colheitas existentes poderiam prosperar sob as circunstâncias relativamente hostis, fornecendo maiores quantidades de alimento. A ideia do chamado arroz dourado também agrada os peritos, uma variedade geneticamente alterada do arroz, que contém níveis elevados de pro-vitamina A. Existe a esperança que este arroz possa aliviar o défice de vitamina A no Mundo para a morte de milhões de pessoas anualmente.
Os peritos afirmam ainda que as colheitas geneticamente projectadas não são significativamente diferentes daquelas modificadas pela Natureza ou pelos seres humanos no passado, e estas que, pela extensão, são tão seguras ou mesmo mais seguras do que o uso de tais métodos. Apesar de existir certa transferência de genes entre eucariotos e procariotos unicelulares, até agora ainda não houve catástrofes genéticas resultantes disto.
Efeitos políticos e econômicos
Muitos opositores à engenharia genética actual acreditam que a ascensão do uso de OGM em grandes plantações causou uma poderosa inclinação de companhias de produtos agrícolas em companhias de biotecnologia, que ganham poder excessivo sobre a produção de comida, e sobre os agricultores que usam os seus produtos.Pessoas a favor das técnicas correntes de engenharia genética acreditam que irá diminuir a necessidade do uso de pesticidas e haverá maior produtividade agrícola para muitos agricultores, incluindo até os dos países em desenvolvimento.
Em Abril de 2004, Hugo Chávez baniu totalmente o uso de sementes geneticamente modificadas na Venezuela. Em Janeiro de 2005, o governo da Hungria seguiu, e anunciou que bania a importação e plantação de sementes de milho geneticamente modificadas, apesar de terem sido autorizadas pela União Europeia.
Clonagem
O que é clonagem ? É um mecanismo comum de reprodução de espécies de plantas ou bactérias. Um clone pode ser definido como uma população de moléculas, células ou organismos que se originaram de uma única célula e que são idênticas á célula original. Em humanos, os clones naturais são os gêmeos idênticos que se originam da divisão de um óvulo fertilizado.
Os indivíduos resultantes, ou seja, os clones, deste processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo «doador», também denominado «original».
Clonagem Reprodutiva:
Uma das técnicas básicas usadas por ciêntistas é a Transferência Nuclear da Célula Somática (TNCS). Esta técnica foi usada por cientistas durante muitos anos, para clonar animais através de células embrionárias.
Como o nome da técnica indica, a transferência de uma célula somática está envolvida no processo. Uma célula somática é introduzida, numa célula retirada de um animal (ou humano), logo após a ovulação. Antes de introduzir a célula somática, o cientista remove os cromossomas da célula recipiente.
Após a introdução da célula somática, as células fundem. Ocasionalmente, a célula fundida começará a tornar-se num embrião normal colocado-se no útero de uma "mãe-de-aluguer" para um desenvolvimento mais propício.
Os problemas associados a esta técnica são o stress em ambas as células envolvidas no processo,o que resulta numa taxa elevada de mortalidade de ovos recipentes. Além disso, o processo é um consumo de tempo e recursos, porque requer o trabalho manual sob microscópio. Similar a outras técnicas, esta é também ineficiente pois, apenas aproximadamente 3% dos embriões sobrevivem dado logo após o nascimento.
COMO FOI FEITA A CLONAGEM DE DOLLY A Clonagem foi realizada a partir da utilização de células e embriões, a ciências tenta copiar outros seres vivos e até mesmo seres humanos, com o mesmo código genético. Significa que a cópia possui todas as características físicas e biológicas de seu pai genético. Todos os meios possíveis da mídia, estamparam com estardalhaço as fotos e imagens da ovelha Dolly criada em laboratório. Os cientistas, para desenvolverem esse experimento, retiraram uma célula mamaria da ovelha doadora, com toda sua informação genética, e fundiram-na com um óvulo não fertilizado de outra ovelha (sem DNA). O embrião resultante foi inseminado artificialmente numa terceira, que gerou a ovelha conhecida como Dolly.
Tipos de clonagem
Clonagem Natural: clonagem natural ocorre espontaneamente na Natureza, sendo comum a diversas espécies.
Ocorre em espécies que têm capacidade de se reproduzir assexuadamente, isto é, sem a união de gâmetas, e as crias são geneticamente iguais ao progenitor, uma vez que possuem o mesmo património genético.
Existem vários processos de reprodução assexuada, sendo os mais conhecidos a fragmentação, a partenogénese, a bipartição, a gemulação, a esporulação e a multiplicação vegetativa.
· Fragmentação: o organismo fragmenta-se espontaneamente ou por acidente e cada fragmento desenvolve-se originando novos seres vivos, como é o caso das estrelas-do-mar e das algas.
· Partenogénese: processo através do qual um óvulo se desenvolve originando um novo organismo, sem que tenha havido fecundação prévia. Este processo é comum na abelha, pulgão, formiga, alguns répteis e anfíbios.
· Bipartição: um indivíduo divide-se em dois com dimensões sensivelmente iguais, desenvolvendo-se a partir de cada fragmento dois seres, como é o caso da amiba, planaria e paramécias.
· Gemulação: num organismo formam-se uma ou mais dilatações, denominadas gomos ou gemas, que crescem e desenvolvem originando novos organismos. É um processo comum na hidra de água doce e na levedura.
· Esporulação: formação de células reprodutoras denominadas esporos que, ao germinarem, originam novos indivíduos, como acontece nos fungos.
· Multiplicação vegetativa: nas plantas, as estruturas vegetativas, raízes, caules ou folhas, por vezes modificadas, originam, por diferenciação, novos indivíduos. É o processo utilizado pelas cenouras (raízes), batateira (tubérculo), fetos (rizoma), Bryophyllum (folha).
Clonagem Natural: clonagem natural ocorre espontaneamente na Natureza, sendo comum a diversas espécies.
Ocorre em espécies que têm capacidade de se reproduzir assexuadamente, isto é, sem a união de gâmetas, e as crias são geneticamente iguais ao progenitor, uma vez que possuem o mesmo património genético.
Existem vários processos de reprodução assexuada, sendo os mais conhecidos a fragmentação, a partenogénese, a bipartição, a gemulação, a esporulação e a multiplicação vegetativa.
· Fragmentação: o organismo fragmenta-se espontaneamente ou por acidente e cada fragmento desenvolve-se originando novos seres vivos, como é o caso das estrelas-do-mar e das algas.
· Partenogénese: processo através do qual um óvulo se desenvolve originando um novo organismo, sem que tenha havido fecundação prévia. Este processo é comum na abelha, pulgão, formiga, alguns répteis e anfíbios.
· Bipartição: um indivíduo divide-se em dois com dimensões sensivelmente iguais, desenvolvendo-se a partir de cada fragmento dois seres, como é o caso da amiba, planaria e paramécias.
· Gemulação: num organismo formam-se uma ou mais dilatações, denominadas gomos ou gemas, que crescem e desenvolvem originando novos organismos. É um processo comum na hidra de água doce e na levedura.
· Esporulação: formação de células reprodutoras denominadas esporos que, ao germinarem, originam novos indivíduos, como acontece nos fungos.
· Multiplicação vegetativa: nas plantas, as estruturas vegetativas, raízes, caules ou folhas, por vezes modificadas, originam, por diferenciação, novos indivíduos. É o processo utilizado pelas cenouras (raízes), batateira (tubérculo), fetos (rizoma), Bryophyllum (folha).
Clonagem Induzida Artificialmente:
A clonagem induzida artificialmente é uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais, ligada à investigação científica.
O termo aplica-se a uma forma de reprodução assexuada produzida em laboratório, de forma artificial, baseada num único património genético. A partir de uma célula-mãe, ocorre a produção de uma ou mais células (idênticas entre si e à original), os clones.Os indivíduos resultantes, ou seja, os clones, deste processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo «doador», também denominado «original».
Clonagem Reprodutiva:
Uma das técnicas básicas usadas por ciêntistas é a Transferência Nuclear da Célula Somática (TNCS). Esta técnica foi usada por cientistas durante muitos anos, para clonar animais através de células embrionárias.
Como o nome da técnica indica, a transferência de uma célula somática está envolvida no processo. Uma célula somática é introduzida, numa célula retirada de um animal (ou humano), logo após a ovulação. Antes de introduzir a célula somática, o cientista remove os cromossomas da célula recipiente.
Após a introdução da célula somática, as células fundem. Ocasionalmente, a célula fundida começará a tornar-se num embrião normal colocado-se no útero de uma "mãe-de-aluguer" para um desenvolvimento mais propício.
Os problemas associados a esta técnica são o stress em ambas as células envolvidas no processo,o que resulta numa taxa elevada de mortalidade de ovos recipentes. Além disso, o processo é um consumo de tempo e recursos, porque requer o trabalho manual sob microscópio. Similar a outras técnicas, esta é também ineficiente pois, apenas aproximadamente 3% dos embriões sobrevivem dado logo após o nascimento.
Clonagem Embrionária:
Consiste em remover uma ou mais células de um embrião e provocar seu desenvolvimento completo, formando um novo embrião com a mesma carga genética daquele que lhe deu origem.
Esta técnica já é muito conhecida e aplicada com sucesso em um grande número de espécies. Eventos similares tem também ocorrência natural. Quando o ovo (ou zigoto) logo após as primeiras divisões celulares, tem uma ou mais de suas células separadas naturalmente produzem-se os conhecidos gemeos univitelinos (clones naturais).
Tal procedimento pode, e já o foi, repetido com sucesso em laboratório, inclusive em seres humanos.
Consiste em remover uma ou mais células de um embrião e provocar seu desenvolvimento completo, formando um novo embrião com a mesma carga genética daquele que lhe deu origem.
Esta técnica já é muito conhecida e aplicada com sucesso em um grande número de espécies. Eventos similares tem também ocorrência natural. Quando o ovo (ou zigoto) logo após as primeiras divisões celulares, tem uma ou mais de suas células separadas naturalmente produzem-se os conhecidos gemeos univitelinos (clones naturais).
Tal procedimento pode, e já o foi, repetido com sucesso em laboratório, inclusive em seres humanos.
Clonagem Terapêutica:
A Clonagem Terapêutica é um procedimento cujos estágios iniciais são idênticos à clonagem para fins reprodutivos mas que difere no facto do blastocisto não ser introduzido no útero: é utilizado em laboratório para a produção de células a fim de produzir tecidos ou órgão para transplante.
Esta técnica tem como objectivo produzir uma cópia saudável do tecido ou do órgão de uma pessoa doente para posterior transplante. As células embrionárias são particularmente importantes porque são multifuncionais, isto é, podem ser diferenciadas em diferentes tipos de células. Podem ser utilizadas no intuito de restaurar a função dum orgão ou tecido, transplantando novas células para substituir as células perdidas pela doença, ou substituir células que não funcionam adequadamente devido a defeito genético (ex: doenças neurológicas, diabetes, problemas cardíacos, derrames, lesões da coluna cervical e doenças sanguíneas etc.).
As células-tronco adultas não possuem essa capacidade de se transformarem em qualquer tecido. As células musculares vão originar células musculares, as células do fígado vão originar células do fígado, e assim por diante.
Esta técnica tem como objectivo produzir uma cópia saudável do tecido ou do órgão de uma pessoa doente para posterior transplante. As células embrionárias são particularmente importantes porque são multifuncionais, isto é, podem ser diferenciadas em diferentes tipos de células. Podem ser utilizadas no intuito de restaurar a função dum orgão ou tecido, transplantando novas células para substituir as células perdidas pela doença, ou substituir células que não funcionam adequadamente devido a defeito genético (ex: doenças neurológicas, diabetes, problemas cardíacos, derrames, lesões da coluna cervical e doenças sanguíneas etc.).
As células-tronco adultas não possuem essa capacidade de se transformarem em qualquer tecido. As células musculares vão originar células musculares, as células do fígado vão originar células do fígado, e assim por diante.
A ovelha Dolly
O SURGIMENTO DE DOLLY Em julho de 1996, na pequena cidade de Edimburgo, no interior da Escócia, nasceu Dolly, uma saudável ovelha na raça Finn Dorset como tantas outras que pastam pelas colinas da região. Com uma diferença fantástica: Dolly não foi gerada de forma natural. Mas de uma impressionante descoberta da engenharia genética, Dolly foi produzida artificialmente em laboratório, a partir de uma única célula da mama de uma ovelha adulta. Não houve cruzamento nem mesmo inseminação artificial. Dolly é um clone de outra ovelha. O que significa que é a copia de outro ser da sua espécie, mesmo em nível molecular. O código genético das duas não tem nenhuma diferença. Tudo foi duplicado igualmente: o tamanho das orelhas, as marcas nas patas, os dentes, o formato e a cor dos olhos.
COMO FOI FEITA A CLONAGEM DE DOLLY A Clonagem foi realizada a partir da utilização de células e embriões, a ciências tenta copiar outros seres vivos e até mesmo seres humanos, com o mesmo código genético. Significa que a cópia possui todas as características físicas e biológicas de seu pai genético. Todos os meios possíveis da mídia, estamparam com estardalhaço as fotos e imagens da ovelha Dolly criada em laboratório. Os cientistas, para desenvolverem esse experimento, retiraram uma célula mamaria da ovelha doadora, com toda sua informação genética, e fundiram-na com um óvulo não fertilizado de outra ovelha (sem DNA). O embrião resultante foi inseminado artificialmente numa terceira, que gerou a ovelha conhecida como Dolly.
Terapia Gênica
Terapia genética ou Geneterapia é a inserção de genes nas células e tecidos de um indivíduo para o tratamento de uma doença; em especial, doenças hereditárias. A terapia genética visa a suplementar com alelos funcionais aqueles que são defeituosos. Embora a tecnologia ainda esteja em seu estágio inicial, tem sido usada com algum sucesso.
Tipos de terapia genética
Teoricamente é possível transformar tanto células somáticas (a maior parte de células do corpo) quanto células germinativas (espermatozóides, óvulos, e suas células-tronco precursoras). Todas as terapias genéticas realizadas até agora em humanos foram dirigidas a células somáticas, enquanto a engenharia de células germinativas continua altamente controversa. Para que os genes introduzidos sejam transmitidos normalmente para a descendência, é necessário não apenas que sejam inseridos na célula, mas também que sejam incorporadas aos cromossomos por recombinação genética.
A terapia genética com genes somáticos pode ser dividida em duas grandes categorias: ex vivo (em que as células são modificadas fora do corpo e, então, transplantadas novamente para o paciente) e in vivo (em que os genes são modificados nas células ainda dentro do corpo). Abordagens in vivo baseadas em recombinação são especialmente incomuns .
Métodos da terapia gênica
Existe uma variedade de métodos diferentes para substituir ou reparar os genes focados na terapica genética.
Vírus
Vírus atacam seus hospedeiros e introduzem seus materiais genéticos nas células hospedeiras como parte de seus ciclos de replicação. Esse material genético contém 'instruções' básicas sobre como produzir mais cópias desses vírus, "seqüestrando" o mecanismo de produção normal do corpo para servir às necessidades do vírus. A célula hospedeira recebe essas instruções e produz cópias adicionais do vírus, infectando mais e mais células. Alguns tipos de vírus fisicamente inserem seus genes no genoma do hospedeiro (uma característica que define os retrovírus, como o HIV).
Médicos e biólogos moleculares perceberam que vírus como esses podiam ser usados como veículos para levar genes 'bons' ao interior de células humanas. Primeiro, um cientista remove os genes causadores de doença do vírus. Então, substitui-se esses genes com genes que produzem o efeito desejado (por exemplo, produção de insulina). Esse procedimento precisa ser feito de maneira a não se retirar os genes que dão ao vírus a capacidade de inserir seus genes no genoma do hospedeiro. Para tanto, é necessário profundo conhecimento sobre os genes do vírus e suas funções.
Retrovírus
O material genético de retrovírus está na forma de RNA, enquanto o material genético de seus hospedeiros está na forma de DNA. Quando um retrovírus infecta uma célula hospedeira, ele introduz seu RNA junto com algumas enzimas na célula. Essa molécula de RNA do retrovírus deve produzir uma cópia de DNA a partir de si própria. O processo de produzir uma cópia de DNA a partir de uma molécula de RNA é denominado transcrição reversa. Esta é executada por uma das enzimas virais chamada transcriptase reversa. Após essa cópia de DNA ser produzida e estar livre no núcleo da célula hospedeira, ela deve ser incorporada no genoma da célula hospedeira. Isto é, ela deve ser inserida nas grandes moléculas de DNA na célula (os cromossomos). Este processo é feito por uma outra enzima viral chamada integrase.
Quando o material genético do vírus está incorporado ao material genético da célula hospedeira, pode-se dizer que a célula hospedeira está modificada por conter um novo gene. Se essa célula hospedeira se dividir posteriormente, todas as suas descendentes conterão os novos genes.
Um dos problemas da terapia gênica usando retrovírus é que a enzima integrase pode inserir o material genético do vírus em qualquer posição arbitrária no genoma do hospedeiro. Se acontece do material genético ser inserido no meio de um dos genes originais da célula hospedeira, estes genes serão interrompidos (mutagênese por inserção). Se acontece do gene ser um que regula a divisão celular, uma divisão celular incontrolável (isto é, câncer) pode ocorrer. Este problema começou recentemente a ser tratado pela utilização de nucleases de dedo de zinco[1] ou pela inclusão de certas seqüências tal como a região de controle do lócus da beta-globina[6] para direcionar o sítio de integração para sítios cromossômicos específicos.
Testes de terapia genética para tratar a imudeficiência combinada grave (IDCG) foram interrompidos ou restritos nos EUA quando foi relatada leucemia em três de onze pacientes tratados no teste de terapia genética de IDCG ligada a X de Terapia Francesa (XIDCG). Dez pacientes de XIDCG tratados na Inglaterra não apresentaram leucemia até hoje e tiveram sucesso similar na reconstituição imune. Teste de terapia gênica para tratar IDCG devida a deficiência da enzima Adenosina Desaminase (ADA) continuam com relativo sucesso nos EUA, Itália e Japão.
Desenvolvimentos recentes na terapia génica
O cientista nos institutos nacionais da saúde (Bethesda, MD) tratou com sucesso o melanoma metastatic em dois pacientes que usam o assassino as pilhas de T que retargeted genetically para atacar as pilhas de cancer. Este estudo constitui a primeira demonstração que a terapia do gene pode ser eficaz em tratar o cancer. Os resultados do estudo foram submetidos para a publicação.
Em maio 2006 uma equipe dos cientistas conduziu pelo afastamento cilindro/rolo. Luigi Naldini e Brian bronzeiam do instituto do San Raffaele Telethon para a terapia do Gene (HSR-TIGET) em Milan, Italy relatou uma descoberta para a terapia do gene em que desenvolveram uma maneira impedir que o sistema imune rejeite um gene recentemente entregado. Similar ao transplanation do órgão, terapia do gene foi flagelado pelo problema da rejeção imune. Assim distante, a entrega do gene “bom” foi difícil porque o sytem imune não reconhece o gene novo e não rejeita as pilhas que carregam o. Para superar este problema, o grupo de HSR-TIGET utilizou uma rede recentemente descoberta dos genes regulados pelas moléculas sabidas como microRNAs. Dr. O grupo de Naldini raciocinou que poderiam usar esta função natural do microRNA desligar seletivamente a identidade de seu gene therapeutic nas pilhas do sistema imune e impedir que o gene esteja encontrado e destruir. Os investigadores injetaram ratos com o gene que contem uma seqüência do alvo do microRNA da imune-pilha, e espectacularmente, os ratos não rejeitaram o gene, como ocorrido previamente quando os vetores sem a seqüência do alvo do microRNA foram usados. Este trabalho terá implicações importantes para o tratamento do hemophilia e de outras doenças genetic pela terapia do gene [1].
Em março 2006 um grupo internacional dos cientistas anunciou o uso bem sucedido da terapia do gene tratar dois pacientes do adulto para uma doença que afeta pilhas myeloid. O estudo, publicado na medicina da natureza, é acreditado para ser o primeiro para mostrar que a terapia do gene pode curar doenças do sistema myeloid [2]
A universidade de Califórnia, Los Angeles, equipe de pesquisa começa genes no cérebro usando os liposomes revestidos em um polímero chamado glicol de polietileno (PEG). Transferência dos genes no cérebro é uma realização significativa porque os vetores viral são demasiado grandes começar através “da barreira blood-brain.” Este método tem o potencial para tratar a doença de Parkinson. Veja Os genes da capa interna deslizam no cérebro em NewScientist.com (março 20, 2003).
A interferência ou o gene do RNA que silenciam podem ser uma maneira nova tratar Huntington. As partes curtas de RNAs double-stranded do RNA (curto, interferir ou de siRNAs) são usadas por pilhas degradar o RNA de uma seqüência particular. Se um siRNA for projetado combinar o RNA copí de um gene defeituoso, a seguir o produto anormal da proteína desse gene não estará produzido. Veja A terapia do Gene pode desligar Huntington em NewScientist.com (março 13, 2003).
A aproximação nova da terapia do gene repara erros no RNA do mensageiro derivado dos genes defeituosos. A técnica tem o potencial tratar o thalassaemia do disorder do sangue, o fibrosis cystic, e alguns cancers. Veja A terapia Subtle do gene tackles o disorder do sangue em NewScientist.com (outubro 11, 2002).
Os investigadores na universidade ocidental da reserva do caso e no Therapeutics de Copernicus podem criar liposomes que minúsculos 25 nanômetros através dessa lata carregam o DNA therapeutic através dos pores na membrana nuclear. Veja Terapia do gene do impulso dos nanoballs do DNA em NewScientist.com (maio 12, 2002).
A pilha do Sickle é tratada com sucesso nos ratos. Veja A terapia Murine do Gene corrige sintomas da doença da pilha do Sickle março de 18, 2002, introdução do cientista.
O sucesso de uma experimentação do multi-center para tratar crianças com o SCID (deficiência ou da “doença imune combinada severa do menino bolha”) prendeu de 2000 e de 2002 foi questionado quando duas das dez crianças tratadas no centro de Paris da experimentação desenvolveram a leukemia-como a circunstância. As experimentações clínicas foram paradas temporariamente em 2002, mas recomeçadas após a revisão regulatory do protocolo nos Estados Unidos, no Reino Unido, em France, em Italy, e em Germany. (V. Cavazzana-Calvo, Thrasher e Mavilio 2004; veja também 'Experimentação da terapia do gene de Miracle parada em NewScientist.com, outubro em 3, 2002).
promessa grande para o desenvolvimento “de terapias do gene da bala mágica ".
Alguns dos problemas que a terapia genética incluem:
• Curta vida natural da terapia genética – Antes da terapia genética poder tornar-se uma cura permanente para qualquer condição, o DNA terapêutico introduzido dentro das células alvo deve ficar funcionando e as células contendo DNA terapêutico deve ser de longa vida e estável. Problemas com a integração do DNA terapêutico dentro do genoma e a rápida divisão natural da muitas células previne a terapia genética de completar seus termos benéficos. Pacientes terão de ser submetidos a terapia genética inúmeras vezes.
• Desordem de vários genes – Condições ou distúrbios que surgem a partir de mutações em um único gene são os melhores candidatos para a terapia genética. Infelizmente, alguns dos distúrbios que ocorrem mais comumente, tais como doença cardíaca, pressão arterial elevada, a doença de Alzheimer, artrite, e diabetes, são causados por variações dos efeitos combinados de muitos genes. Distúrbios de vários genes como esses, seriam especialmente difíceis de tratar eficazmente usando terapia genética.
• Possibilidade de induzir um tumor - Possibilidade de induzir um tumor - Se o DNA é integrado no lugar errado, no genoma, por exemplo, em um gene supressor tumoral, poderia induzir um tumor.
Tipos de terapia genética
Teoricamente é possível transformar tanto células somáticas (a maior parte de células do corpo) quanto células germinativas (espermatozóides, óvulos, e suas células-tronco precursoras). Todas as terapias genéticas realizadas até agora em humanos foram dirigidas a células somáticas, enquanto a engenharia de células germinativas continua altamente controversa. Para que os genes introduzidos sejam transmitidos normalmente para a descendência, é necessário não apenas que sejam inseridos na célula, mas também que sejam incorporadas aos cromossomos por recombinação genética.
A terapia genética com genes somáticos pode ser dividida em duas grandes categorias: ex vivo (em que as células são modificadas fora do corpo e, então, transplantadas novamente para o paciente) e in vivo (em que os genes são modificados nas células ainda dentro do corpo). Abordagens in vivo baseadas em recombinação são especialmente incomuns .
Métodos da terapia gênica
Existe uma variedade de métodos diferentes para substituir ou reparar os genes focados na terapica genética.
- Um gene normal pode ser inserido num local não específico no genoma para substituir um gene problemático. Essa abordagem é a mais comum.
- Um gene anômalo pode ser trocado por um gene normal por meio da recombinação.
- O gene anômalo pode ser reparado por meio de mutação reversa seletiva, que devolve ao gene suas funções normais.
- A regulação (o grau em que um gene está ativo ou inativo) de um gene em particular pode ser alterada.
Vírus
Vírus atacam seus hospedeiros e introduzem seus materiais genéticos nas células hospedeiras como parte de seus ciclos de replicação. Esse material genético contém 'instruções' básicas sobre como produzir mais cópias desses vírus, "seqüestrando" o mecanismo de produção normal do corpo para servir às necessidades do vírus. A célula hospedeira recebe essas instruções e produz cópias adicionais do vírus, infectando mais e mais células. Alguns tipos de vírus fisicamente inserem seus genes no genoma do hospedeiro (uma característica que define os retrovírus, como o HIV).
Médicos e biólogos moleculares perceberam que vírus como esses podiam ser usados como veículos para levar genes 'bons' ao interior de células humanas. Primeiro, um cientista remove os genes causadores de doença do vírus. Então, substitui-se esses genes com genes que produzem o efeito desejado (por exemplo, produção de insulina). Esse procedimento precisa ser feito de maneira a não se retirar os genes que dão ao vírus a capacidade de inserir seus genes no genoma do hospedeiro. Para tanto, é necessário profundo conhecimento sobre os genes do vírus e suas funções.
Retrovírus
O material genético de retrovírus está na forma de RNA, enquanto o material genético de seus hospedeiros está na forma de DNA. Quando um retrovírus infecta uma célula hospedeira, ele introduz seu RNA junto com algumas enzimas na célula. Essa molécula de RNA do retrovírus deve produzir uma cópia de DNA a partir de si própria. O processo de produzir uma cópia de DNA a partir de uma molécula de RNA é denominado transcrição reversa. Esta é executada por uma das enzimas virais chamada transcriptase reversa. Após essa cópia de DNA ser produzida e estar livre no núcleo da célula hospedeira, ela deve ser incorporada no genoma da célula hospedeira. Isto é, ela deve ser inserida nas grandes moléculas de DNA na célula (os cromossomos). Este processo é feito por uma outra enzima viral chamada integrase.
Quando o material genético do vírus está incorporado ao material genético da célula hospedeira, pode-se dizer que a célula hospedeira está modificada por conter um novo gene. Se essa célula hospedeira se dividir posteriormente, todas as suas descendentes conterão os novos genes.
Um dos problemas da terapia gênica usando retrovírus é que a enzima integrase pode inserir o material genético do vírus em qualquer posição arbitrária no genoma do hospedeiro. Se acontece do material genético ser inserido no meio de um dos genes originais da célula hospedeira, estes genes serão interrompidos (mutagênese por inserção). Se acontece do gene ser um que regula a divisão celular, uma divisão celular incontrolável (isto é, câncer) pode ocorrer. Este problema começou recentemente a ser tratado pela utilização de nucleases de dedo de zinco[1] ou pela inclusão de certas seqüências tal como a região de controle do lócus da beta-globina[6] para direcionar o sítio de integração para sítios cromossômicos específicos.
Testes de terapia genética para tratar a imudeficiência combinada grave (IDCG) foram interrompidos ou restritos nos EUA quando foi relatada leucemia em três de onze pacientes tratados no teste de terapia genética de IDCG ligada a X de Terapia Francesa (XIDCG). Dez pacientes de XIDCG tratados na Inglaterra não apresentaram leucemia até hoje e tiveram sucesso similar na reconstituição imune. Teste de terapia gênica para tratar IDCG devida a deficiência da enzima Adenosina Desaminase (ADA) continuam com relativo sucesso nos EUA, Itália e Japão.
Desenvolvimentos recentes na terapia génica
O cientista nos institutos nacionais da saúde (Bethesda, MD) tratou com sucesso o melanoma metastatic em dois pacientes que usam o assassino as pilhas de T que retargeted genetically para atacar as pilhas de cancer. Este estudo constitui a primeira demonstração que a terapia do gene pode ser eficaz em tratar o cancer. Os resultados do estudo foram submetidos para a publicação.
Em maio 2006 uma equipe dos cientistas conduziu pelo afastamento cilindro/rolo. Luigi Naldini e Brian bronzeiam do instituto do San Raffaele Telethon para a terapia do Gene (HSR-TIGET) em Milan, Italy relatou uma descoberta para a terapia do gene em que desenvolveram uma maneira impedir que o sistema imune rejeite um gene recentemente entregado. Similar ao transplanation do órgão, terapia do gene foi flagelado pelo problema da rejeção imune. Assim distante, a entrega do gene “bom” foi difícil porque o sytem imune não reconhece o gene novo e não rejeita as pilhas que carregam o. Para superar este problema, o grupo de HSR-TIGET utilizou uma rede recentemente descoberta dos genes regulados pelas moléculas sabidas como microRNAs. Dr. O grupo de Naldini raciocinou que poderiam usar esta função natural do microRNA desligar seletivamente a identidade de seu gene therapeutic nas pilhas do sistema imune e impedir que o gene esteja encontrado e destruir. Os investigadores injetaram ratos com o gene que contem uma seqüência do alvo do microRNA da imune-pilha, e espectacularmente, os ratos não rejeitaram o gene, como ocorrido previamente quando os vetores sem a seqüência do alvo do microRNA foram usados. Este trabalho terá implicações importantes para o tratamento do hemophilia e de outras doenças genetic pela terapia do gene [1].
Em março 2006 um grupo internacional dos cientistas anunciou o uso bem sucedido da terapia do gene tratar dois pacientes do adulto para uma doença que afeta pilhas myeloid. O estudo, publicado na medicina da natureza, é acreditado para ser o primeiro para mostrar que a terapia do gene pode curar doenças do sistema myeloid [2]
A universidade de Califórnia, Los Angeles, equipe de pesquisa começa genes no cérebro usando os liposomes revestidos em um polímero chamado glicol de polietileno (PEG). Transferência dos genes no cérebro é uma realização significativa porque os vetores viral são demasiado grandes começar através “da barreira blood-brain.” Este método tem o potencial para tratar a doença de Parkinson. Veja Os genes da capa interna deslizam no cérebro em NewScientist.com (março 20, 2003).
A interferência ou o gene do RNA que silenciam podem ser uma maneira nova tratar Huntington. As partes curtas de RNAs double-stranded do RNA (curto, interferir ou de siRNAs) são usadas por pilhas degradar o RNA de uma seqüência particular. Se um siRNA for projetado combinar o RNA copí de um gene defeituoso, a seguir o produto anormal da proteína desse gene não estará produzido. Veja A terapia do Gene pode desligar Huntington em NewScientist.com (março 13, 2003).
A aproximação nova da terapia do gene repara erros no RNA do mensageiro derivado dos genes defeituosos. A técnica tem o potencial tratar o thalassaemia do disorder do sangue, o fibrosis cystic, e alguns cancers. Veja A terapia Subtle do gene tackles o disorder do sangue em NewScientist.com (outubro 11, 2002).
Os investigadores na universidade ocidental da reserva do caso e no Therapeutics de Copernicus podem criar liposomes que minúsculos 25 nanômetros através dessa lata carregam o DNA therapeutic através dos pores na membrana nuclear. Veja Terapia do gene do impulso dos nanoballs do DNA em NewScientist.com (maio 12, 2002).
A pilha do Sickle é tratada com sucesso nos ratos. Veja A terapia Murine do Gene corrige sintomas da doença da pilha do Sickle março de 18, 2002, introdução do cientista.
O sucesso de uma experimentação do multi-center para tratar crianças com o SCID (deficiência ou da “doença imune combinada severa do menino bolha”) prendeu de 2000 e de 2002 foi questionado quando duas das dez crianças tratadas no centro de Paris da experimentação desenvolveram a leukemia-como a circunstância. As experimentações clínicas foram paradas temporariamente em 2002, mas recomeçadas após a revisão regulatory do protocolo nos Estados Unidos, no Reino Unido, em France, em Italy, e em Germany. (V. Cavazzana-Calvo, Thrasher e Mavilio 2004; veja também 'Experimentação da terapia do gene de Miracle parada em NewScientist.com, outubro em 3, 2002).
Problemas e éticas
Para a segurança da terapia do gene, Barreira de Weismann é fundamental em pensar atual. Soma--germline ao gabarito deve conseqüentemente ser impossível. Entretanto, há umas indicações [3] que a barreira de Weissman pode ser rompida. O one-way que se pôde possivelmente romper é se o tratamento for aplicado mal de algum modo e para espalhar aos testes e conseqüentemente infect o germline de encontro às intenções da terapia.promessa grande para o desenvolvimento “de terapias do gene da bala mágica ".
Alguns dos problemas que a terapia genética incluem:
• Curta vida natural da terapia genética – Antes da terapia genética poder tornar-se uma cura permanente para qualquer condição, o DNA terapêutico introduzido dentro das células alvo deve ficar funcionando e as células contendo DNA terapêutico deve ser de longa vida e estável. Problemas com a integração do DNA terapêutico dentro do genoma e a rápida divisão natural da muitas células previne a terapia genética de completar seus termos benéficos. Pacientes terão de ser submetidos a terapia genética inúmeras vezes.
• Desordem de vários genes – Condições ou distúrbios que surgem a partir de mutações em um único gene são os melhores candidatos para a terapia genética. Infelizmente, alguns dos distúrbios que ocorrem mais comumente, tais como doença cardíaca, pressão arterial elevada, a doença de Alzheimer, artrite, e diabetes, são causados por variações dos efeitos combinados de muitos genes. Distúrbios de vários genes como esses, seriam especialmente difíceis de tratar eficazmente usando terapia genética.
• Possibilidade de induzir um tumor - Possibilidade de induzir um tumor - Se o DNA é integrado no lugar errado, no genoma, por exemplo, em um gene supressor tumoral, poderia induzir um tumor.
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