Biotecnologia, Pesquisas de Biologia. SEB
Joaopedro.Sobral
Joaopedro.Sobral8 de Setembro de 2016

Biotecnologia, Pesquisas de Biologia. SEB

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(Microsoft Word - Evolu\347\343o Biologica _Evandro Brand\343o_ - Engenharia Gen\351tica e Biotecnologia _Ari de S\341_.doc)

Engenharia Genética e Biotecnologia

Prof. Evandro Brandão - evandrobiologia@hotmail.com - www.portalmetamorfose.com.br 1

ENGENHARIA GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA

O QUE É BIOÉTICA

Existem várias definições para o termo bioética, do grego bios (vida) e ética. Uma das mais completas diz que bioética é um conjunto de pesquisas, discursos e práticas, normalmente multidisciplinares, cuja finalidade é esclarecer e resolver questões éticas suscitadas pelos avanços e pela aplicação da medicina e da biologia.

A bioética, portanto, tem forte ligação com a filosofia (pois discute as questões éticas) e considera a responsabilidade moral dos cientistas em suas pesquisas e práticas. Entre os temas abordados, sobressaem-se o aborto, a eutanásia, os transgênicos, a fertilização in vitro, a clonagem e os testes com animais.

A bioética é um campo de estudo propício ao embate de grupos de interesses distintos como indústrias farmacêuticas, laboratórios de

biotecnologia, organizações ambientalistas, associações de consumidores e entidades de classe. O Conselho Regional de Medicina do Estado de São Paulo (Cremesp), por exemplo, realiza periodicamente discussões sobre dilemas bioéticos, como clonagem, pacientes terminais e reprodução assistida. Esses debates, que também podem ocorrer na Câmara dos Deputados quando está em pauta um projeto como a legalização do aborto, por exemplo, servem para que a sociedade tome posição sobre temas novos que vêm surgindo com a evolução da ciência.

ENGENHARIA GENÉTICA

Engenharia genética pode ser definida como o conjunto de técnicas capazes de permitir a identificação, manipulação e multiplicação de genes dos organismos vivos; é a modificação de seres vivos pela manipulação direta do DNA, através da inserção ou deleção de fragmentos específicos. Através desta nova ciência é possível a manipulação do DNA, ou seja, do ácido desoxirribonuclético que existe nas células dos seres vivos e assim recombinar genes, alterando-os, trocando-os ou adicionando genes de diferentes origens e criando novas formas de vida. A engenharia genética, de uma maneira geral, envolve a manipulação dos genes e a conseqüente criação de inúmeras combinações entre genes de organismos diferentes. Os primeiros experimentos envolveram a manipulação do material genético em animais e plantas com a transferência (transfecção) dos mesmos para microorganismos tais como leveduras e bactérias, que crescem facilmente em grandes quantidades. Produtos que primariamente eram obtidos em pequenas quantidades originados de animais e plantas, hoje podem ser produzidos em grandes escala através desses organismos recombinantes. O termo transgênico refere-se a animais ou plantas nos quais um novo segmento de DNA tenha sido incorporado ao genoma.

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A engenharia genética possibilita:

a) mapear o sequenciamento do genoma das espécies animais, incluindo o ser humano (Genoma Humano) e dos vegetais;

b) a criação de seres clonados (copiados);

c) desenvolver a terapia genética;

d) produzir seres transgênicos.

BIOTECNOLOGIA

Biotecnologias são compreendidas como tecnologias que incorporam seres vivos (ou seus produtos derivados) como elementos na produção industrial de bens e/ou serviços. O ser vivo pode ser parte de um processo e/ou um produto final. Biotecnologia envolve manipulação do processo biológico natural de microorganismos, plantas e animais. O homem tem se utilizado da biotecnologia há centenas de anos: feitio de pão, cerveja e queijo por exemplo. Entretanto, as modernas técnicas da biologia molecular, em particular a engenharia genética, têm apresentado novas possibilidades, principalmente a nível industrial. A inserção de genes de uma determinada espécie em outra não correlacionada, pode vir a melhorar esta última, que passa a apresentar determinadas características outrora não existentes. Produção de vacinas, melhora de características agronômicas de plantas e da qualidade dos animais de corte, por exemplo, perfazem um quadro das melhoras trazidas com a utilização da tecnologia do DNA recombinante ou da chamada engenharia genética.

DNA Recombinante

A Criação do DNA Recombinante envolve a união de um fragmento de DNA a uma molécula maior, utilizando-se uma endonuclease de restrição (por exemplo a EcoRI, obtida da bactéria Escherichia coli) e a DNA ligase. A clivagem do DNA com a mesma enzima de restrição cria extremidades complementares adesivas que são unidas pela ação da DNA ligase. Desta forma, um fragmento de DNA pode ser inserido em uma molécula maior, que passa a ser recombinante.

Assim, um determinado gene do genoma humano pode ser inserido no genoma de uma bactéria, por exemplo, e lá ser amplificado ou mesmo transcrito várias vezes. Com o desenvolvimento da biologia molecular e das técnicas de DNA recombinante, um novo universo de material genético, sem restrições de compatibilidade reprodutiva, tornou-se acessível ao melhoramento de plantas e animais. Neste sentido a Engenharia Genética tem por metas a obtenção de plantas resistentes a pragas e doenças, com melhores qualidades nutritivas, adaptadas a determinadas características ambientais (frio, seca, salinidade), bem como tolerantes a agrotóxicos, possibilitando o aumento da produtividade, diminuição do uso de insumos e mão de

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obra, e expansão das fronteiras agrícolas. Fora do âmbito agrícola, a produção de compostos de interesse farmacológico em células ou plantas transgênicas é uma fronteira em início de exploração. E, sem menor importância, esta nova ciência constitui um instrumento sem precedentes no estudo da estrutura e expressão gênica. Utilização da Biotecnologia no Brasil (2002).

Isolando o gene de interesse.

Empregando substâncias químicas nas células que contém o gene de interesse:

1 - dissolve-se a membrana celular.

2 - separa-se o material genético dos demais componentes da célula.

3 - isola-se o segmento do material genético que contém o gene de interesse. Para se isolar o segmento do material genético que contém o gene de interesse, utilizam-se compostos químicos chamados de enzimas de restrição, que atuam como "tesouras", cortando o segmento desejado e isolando o gene.

As enzimas de restrição NÃO foram criadas pelos seres humanos para serem usadas nos laboratórios. Elas foram extraidas de organismos vivos. Elas fazem parte do SISTEMA DE DEFESA que os organismos possuem, para destruir material genético estranho que invada o organismo. As enzimas de restrição são batizadas a partir do nome do microorganismo do qual foram isoladas.

Enzima de Restrição

Em 1953 estudando-se um vírus que ataca bactérias, observou-se que a sua capacidade de multiplicar-se dependia da bactéria na qual ele se inseria. Algum tempo depois percebeu-se que a inabilidade de certos vírus crescerem em determinadas bactérias era devido a presença de substâncias, altamente específicas, que "cortavam" o material genético do vírus. Essas substâncias altamente específicas são chamadas "ENZIMAS". Isto pode ser encarado como um sistema de defesa bacteriano que degrada o material genético que lhe é estranho. A isso chama-se "RESTRIÇÃO". A bactéria protege seu próprio material genético, desta degradação, "camuflando-o". Ela faz isso, modificando quimicamente o seu material genético. Como conseqüência, este sistema é frequentemente descrito como fenômeno da restrição/modificação e existe em um grande número de bactérias. As enzimas de restrição são divididas em várias classes, dependendo da estrutura, da atividade e dos locais de reconhecimento e clivagem. Atualmente, mais de 1000 enzimas de restrição já foram identificadas.

A nomenclatura desenvolvida foi baseada na abreviação do nome do microrganismo do qual a enzima foi isolada. A primeira letra representa o gênero e as outras duas a espécie, seguido de um algarismo romano (ou outra letra) que indica a ordem da descoberta ou a linhagem da qual ela foi isolada. Por exemplo, a enzima de restrição denominada de EcoRI é purificada de uma Escherichia coli que carrega um fator de transferência de resistência RI, enquanto que a Hind III é isolada da Haemophilus influenzae, linhagem d III.

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Copiando o Gene de Interesse

Para obter-se cópias, do gene isolado, pelo processo biológico utilizam-se bactérias. Insere-se o gene de interesse no

material genético de uma bactéria. As bactérias dividem-se, em média, a cada 20 minutos.

Em questão de horas, tem-se bilhões de cópias do gene de interesse. A obtenção de cópias do material genético de interesse pelo processo biológico é eficiente, porém trabalhosa, delicada e relativamente demorada. Em 1983, desenvolveu-se uma técnica físico/química muito mais rápida. O processo físico/químico utilizado para obtenção de cópias do material genético de interesse é chamada de PCR - polymerase chain reaction (reação em cadeia da polimerase).

PCR - polymerase chain reaction (reação em cadeia da polimerase).

A técnica de PCR é um advento relativamente recente na história da biologia molecular, tendo sido desenvolvida nos anos 80 por Kary Mullis. Em 1986 o pesquisador britânico Kary Mulis descobriu um processo simples e eficiente de aumentar a quantidade de DNA de certa amostra. Trata-se da reação em cadeia da polimerase (PRC, do inglês polymerase chain reaction). Atualmente, a reação em cadeia da polimerase é realizada em equipamentos automatizados e, graças a esse método, pode-se multiplicar a quantidade disponível de DNA por mais de um milhão, em pouco mais de duas horas. Como veremos, esta técnica é tão importante que, em 1994, Mullis ganhou o prêmio Nobel. A idéia básica da técnica de PCR é bastante simples. Trata-se de uma metodologia in vitro que possibilita a reprodução de milhares de cópias de um determinado fragmento de DNA. Através desta técnica, uma

seqüência particular de interesse pode ser amplificada, tornando-se majoritária na amostra de DNA. Gera quantidade de DNA suficiente para manipulação e análises subseqüentes. Isso ajuda no diagnóstico de doenças, estudos criminalísticos e testes de paternidade. Às vezes referida como “fotocópia molecular”, a PCR pode amplificar qualquer sequência específica de DNA, a partir de amostras de diferentes materiais biológicos como sangue, urina e outros fluidos corporais, cabelo e cortes de tecidos (biópsias frescas ou em blocos de parafina). Amostras de microorganismos, células animais ou vegetais, alguns deles com milhares, possivelmente até milhões, de anos de idade podem, também, ser detectadas. Tal façanha depende da habilidade das enzimas copiadoras de DNA permanecerem

estáveis em alta temperatura, como veremos a seguir. A DNA polimerase isolada da bactéria hipertermófílica Thermus aquaticus (Archaea), encontrada em fontes termais do parque florestal de Yellowstone-USA, deu grande impulso a utilização automatizada desta técnica. Hoje, a técnica de PCR é amplamente utilizada em laboratórios de pesquisa e clínicos e consiste em produzir, automaticamente, com a utilização de uma máquina especial chamada de termociclador e máquina de PCR, que aquece e resfria vários ciclos consecutivos para amplificar o DNA, milhões de cópias de um único

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segmento de DNA em questão de horas. Ocorre em 3 etapas:

A desnaturação da dupla fita do DNA, em alta temperatura - 92ºC a 96ºC O pareamento dos "primers", a baixa temperatura - 50º C a 65ºC A duplicação do segmento isolado através da reação da DNA polimerase (72ºC).

A Transferência do Gene

A meta em todo processo de obtenção de plantas transgênicas não consiste somente na clonagem e transferência do gene desejado, mas também que o mesmo seja expresso num modelo temporal, espacial e na magnitude adequada com os objetivos. Assim, por exemplo, na transferência de um gene de proteína de reserva (visando aumentar o valor nutritivo da semente), a expressão do mesmo deverá ser restrita às sementes (tecido específica). Por outro lado, no caso de genes que conferem resistência a herbicida, a expressão deverá ser constitutiva. Para isso, são utilizados vetores de clonagem (plasmídeos ou vírus), nos quais a seqüência de DNA de interesse é inserida, utilizando a enzima DNA ligase. Quando necessário, o fragmento de DNA de interesse pode ser liberado do vetor por meio de enzimas de restrição. Uma vez isolado o gene de interesse, estes fragmentos de DNA (genes) são incorporadas por meio de engenharia genética no genoma do organismo alvo, resultando em um organismo geneticamente modificado (OGM), cuja característica adquirida passa a ser hereditária.

Diversas tecnologias têm sido desenvolvidas para a inserção de DNA exógenos no genoma de plantas por meio de engenharia genética. Particularmente, para o caso de células vegetais, as tecnologias mais eficientes para transformação genética consistem em (1) infecção por Agrobacterium tumefaciens, (2) eletroporação de protoplastos e (3) o método biolístico. Todas estas tecnologias envolvem um sistema eficiente de cultura de tecidos e regeneração de plantas in vitro.

(1) Agrobacterium tumefaciens é uma bactéria Gram- negativa encontrada no solo e induz a formação de tumores em plantas. Os tumores são causados pelo plasmídeo Ti presente na bactéria. Este plasmídeo tem sido amplamente estudado pelos engenheiros geneticistas de plantas por ser extremamente útil para introdução de novos genes em plantas, uma vez que tem a capacidade de transferir um fragmento de DNA para o genoma da planta durante o

processo de infecção. Pesquisadores modificaram a região do DNA de transferência (região T) do plasmídeo Ti, de forma a tornar possível a inserção de qualquer gene de interesse na planta. Este sistema constitui um sistema natural de transformação de plantas. Agrobacterium tumefaciens

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(2) Eletroporação é uma técnica de transformação ou transfecção que consiste na exposição das células a pulsos de correntes de alta voltagem, o que torna a membrana plasmática permeável, permitindo a penetração do DNA. Protoplastos são células de plantas ou de fungos na qual a parede celular foi removida enzimaticamente tornando-a mais acessível para transfecção.

(3) O Método biolístico consiste em introduzir o DNA na célula, rompendo a barreira da parede celular e da membrana plasmática, sem o uso de vetores biológicos. Para isso, microprojéteis de ouro ou tungstênio, cobertos com moléculas de DNA, são acelerados a alta velocidade, o que possibilita sua penetração em células intactas.

Produtos Obtidos Através da Biotecnologia

Os primeiros produtos da engenharia genética começaram a entrar no mercado nos anos 1980, quando a insulina produzida em bactérias transgênicas chegou a farmácias americanas. A técnica consiste em modificar geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio ausente.

Assim, a insulina será fabricada em apenas 30 dias, que equivale a um terço do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional. A segunda etapa do processo é a introdução do gene da pró-insulina humana na bactéria, fazendo com que o gene, precursor da insulina ativa, passe a produzir o hormônio em grandes quantidades. Na década seguinte os primeiros alimentos transgênicos chegaram às prateleiras dos supermercados de vários países. Atualmente mais de 50 milhões de hectares em todo o mundo são cultivados com plantas transgênicas.

Resumindo: (a) Agricultura: adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc. Observa-se

uma busca da proteção vegetal, buscando o controle de ervas daninhas, pragas e doenças, com a integração de

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soluções químicas e genéticas. O Laboratório de Biologia Molecular Vegetal (LBMV), integrante do Centro de Biotecnologia da UFRGS, trabalha com genes potencialmente capazes de conferir a resistência vegetal a insetos e a outras pragas e resistência vegetal a moléstias fúngicas. Destacam-se no país todo os produtos Bt, toxina com ação inseticida produzida pela bactéria Bacillus thuringiensis, encontrada naturalmente no solo, e que é empregada no controle de certos insetos-pragas que atacam as lavouras, sendo, no entanto, inofensiva para insetos não-alvo, bem

como para seres humanos e animais em geral.

(b) Alimentação: pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos, etc. Já na Antigüidade o homem fazia pão e bebidas fermentadas enquanto uma das fontes de alimentos dos Astecas eram as algas que eles cultivavam nos lagos. Um exemplo atual é o arroz “Golden Rice”, desenvolvido para fornecer maiores teores de carotenos, pró-vitamina A. Ingo Potrykus, pesquisador do Instituto Federal de Tecnologia da Suíça, produziu o arroz transgênico, com betacaroteno (precursor da vitamina A) no endosperma das sementes, a partir de genes da planta narciso e da bactéria Erwinia. (c) Química: butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc. Dentre as hidrolases, as enzimas proteolíticas, ou peptidases, ou proteinases, compreendem 50% das enzimas utilizadas industrialmente; também podem ser utilizadas na extração de DNA de células de eucariontes. São empregadas na área de farmacologia, como é o caso da bromelina, enzima proteolítica extraída do abacaxi, que possui a propriedade antiinflamatória, atividade fibrinolitica e inibição reversível de agregação de plaquetas.

(d) Eletrônica: biosensores. Um biosensor é um dispositivo no qual se incorpora uma substância (ex: uma enzima, um anticorpo, uma proteína, DNA, etc) para poder medir de modo seletivo determinadas substâncias. Um exemplo seria a medida da quantidade de chumbo ou de bactérias na água, ou a quantidade de toxinas presentes nos alimentos. (e) Energia: etanol, biogás. O biogás é obtido como produto da transformação da matéria orgânica em gás metano e dióxido de carbono feita pelas bactérias anaeróbicas em instalações conhecidas como biodigestores. Teoricamente qualquer resíduo orgânico não esterilizado, sob condições anaeróbicas adequadas, facilita o desenvolvimento de bactérias que atacam os sólidos voláteis (exceto lignina) da matéria orgânica, decompondo-a. (f) Meio Ambiente: recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água. (g) Pecuária: o objetivo nessa área é a produção de animais transgênicos que apresentem características de importância comercial, tais como maior eficiência na conversão alimentar, maior quantidade de proteína na carne, maior taxa de crescimento corporal, maior produção de carcaça e resistência a doenças. (h) Saúde: hormônios, como somatotropina, hormônio do crescimento, e insulina, interferon e anticorpos. Os projetos atualmente em desenvolvimento estão relacionados a doenças infecciosas endêmicas no Brasil, como a doença de Chagas, leishmaniose, esquistossomose, febre amarela, malária, hepatite B, tuberculose e diarréia. Outros projetos incluem doenças genéticas (síndrome de Down), drogas anti-inflamatórias, diferentes proteínas associadas ao câncer, bem como metaloproteinases de matriz, desintegrinas, miotoxinas e neurotoxinas de venenos de serpentes brasileiras, modelos biológicos para inflamação e sinalização celular. Medicamentos como antibióticos e antiinflamatórios são também produzidos pela tecnologia do DNA recombinante. Bactérias que vivem no intestino do homem e de animais são utilizadas como biorreatores e produzem esses fármacos com qualidade e quantidade superiores à metodologia clássica, além de serem produzidas a um preço inferior. Vacinas utilizando a tecnologia do DNA recombinante são alternativas às vacinas tradicionais e já existem muitas sendo comercializadas e outras tantas sendo testadas.

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Tais vacinas podem ser desenvolvidas eliminando ou destruindo genes do patógeno que causa a doença ou de suas subunidades (proteínas). O antígeno não provoca a doença, mas estimula a produção de anticorpos específicos que imunizam o organismo contra o agente. Um estudo divulgado pela Universidade de Toronto, no Canadá, intitulado Top Biotechnologies for Improving Global Health (Top da biotecnologia para a melhoria da saúde global) estabeleceu as principais áreas do setor em ordem de importância. São elas: I. Tecnologia molecular para diagnósticos mais simples e baratos de doenças infecciosas; II. Tecnologia recombinante para o desenvolvimento de vacinas contra doenças infecciosas;

III. Tecnologia em prol do meio ambiente (incluindo limpeza da água e área sanitária); IV. Tecnologia da seqüência de genomas patogênicos para a compreensão de sua biologia e identificação de novos combates a microrganismos; V. Proteção contra doenças sexualmente transmissíveis; VI. Bioinformática para identificar medicamentos e para examinar interações patógenos-hospedeiros; VII. Organismos geneticamente modificados para desenvolver nutrientes e combater deficiências específicas; VIII. Tecnologia recombinante para o desenvolvimento de produtos terapêuticos mais baratos; IX. Combinações químicas para descoberta de drogas. Glossário para entender as ferramentas utilizadas em engenharia genética. a) Plasmídios são moléculas de DNA dupla fita, com replicação independente do cromossomo bacteriano, sendo encontrados em quase todos os tipos de bactérias. Os diferentes tipos de plasmídios apresentam tamanhos variados, de alguns milhares a centenas de milhares de pares de bases. Podem ser circulares ou lineares. Da mesma forma que os cromossomos, os plasmídios codificam proteínas e moléculas de RNA, replicam durante o crescimento celular e as cópias replicadas são distribuídas entre as células filhas no momento da divisão celular

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b) DNA Polimerase é capaz de catalisar in vitro a formação de uma fita de DNA a partir de um molde fita simples e de um primer ou iniciador. A DNA polimerase I da bactéria Thermus aquaticus, denominada taq polimerase, é uma enzima que trabalha até uma temperatura de 92,5°C, por esta razão é utilizada para amplificação gênica in vitro (PCR).

Thermus aquaticus

c) Bacteriófagos são vírus que infectam bactérias.

d) Cosmídeos são estruturas híbridas que possuem características do bacteriófago associadas à do plasmídeo pBR322, vetor de clonagem apropriado para duplicar em E. coli, e são utilizadas para a clonagem de maiores segmentos de DNA.

Células-tronco.

Todo organismo pluricelular é composto por diferentes tipos de células. Entre as cerca de 75 trilhões de células existentes em um homem adulto, por exemplo, são encontrados em torno de 200 tipos celulares distintos. Todos eles derivam de células precursoras, denominadas "células-tronco". O processo de diferenciação, que gera as células especializadas — da pele, dos ossos e cartilagens, do sangue, dos músculos, do sistema nervoso e dos

outros órgãos e tecidos humanos — é regulado, em cada caso, pela expressão de genes específicos na célula-tronco, mas ainda não se conhece em detalhes como isso ocorre e que outros fatores estão envolvidos. Compreender e controlar esse processo é um dos grandes desafios da ciência na atualidade. O exemplo mais típico de célula-tronco é o óvulo fertilizado (zigoto). Essa única célula é capaz de gerar todos os tipos celulares existentes em um organismo adulto, até os gametas — óvulos e espermatozóides — que darão origem a novos zigotos (figura). A incrível capacidade

de gerar um organismo adulto completo a partir de apenas uma célula tem fascinado os biólogos desde que o fisiologista alemão Theodor Schwann (1810-1882) lançou, em 1839, as

bases da teoria celular.

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De acordo com Webber (1903), um clone é definido como uma população de moléculas, células ou organismos que se originaram de uma única célula e que são idênticas à matriz original, exatamente com o mesmo genótipo. A clonagem é um mecanismo comum de propagação da espécie em plantas ou bactérias. Em seres humanos, os clones naturais são os gêmeos idênticos que se originam da divisão de um óvulo fertilizado. A tecnologia de clonagem para gerar cópias de seres , a clonagem reprodutiva, difere pouco daquela para fabricar tecidos ou órgãos, a clonagem terapêutica. A. O que é clonagem reprodutiva?

Na clonagem reprodutiva, o óvulo, agora com o núcleo de uma célula somática, tem de ser inserido em um útero, como aconteceu com a ovelha Dolly. No caso da clonagem humana, a proposta seria retirar o núcleo de uma célula somática, que teoricamente poderia ser de qualquer tecido de uma criança ou adulto, inserir esse núcleo em um óvulo e implantá- lo em um útero (que funcionaria como uma barriga de aluguel). Se esse óvulo se desenvolver, teremos um novo ser com

as mesmas características físicas da criança ou adulto de quem foi retirada a célula somática. Seria como um gêmeo idêntico nascido posteriormente.

B. O que é clonagem terapêutica?

O princípio da terapia celular é simples: restaurar a função de um órgão ou tecido, transplantando novas células para substituir as células perdidas pela doença, ou substituir células que não funcionam adequadamente devido a um defeito genético. A grande promessa das células-tronco está na sua capacidade de diferenciação. Elas são células "virgens", como discos que podem receber qualquer tipo de gravação. A idéia é programá-las para formar tecidos específicos, que poderiam ser usados no tratamento de

doenças - para repor células produtoras de insulina em diabéticos, por exemplo, ou neurônios em portadores do mal de Alzheimer. Isso tudo sem o risco de rejeição, pois os tecidos seriam cultivados a partir de células do próprio paciente. Se pegarmos aquele mesmo óvulo cujo núcleo foi substituído por um de uma célula somática e, em vez de inseri-lo em um útero, deixarmos que ele se divida no laboratório, teremos a possibilidade de usar estas células, que são totipotentes, para fabricar diferentes tecidos. Isso abriria perspectivas fantásticas para futuros tratamentos, porque hoje só se consegue cultivar em laboratório células com as mesmas características do tecido em que foram retiradas. Por isso, o grande alarde da empresa americana Advanced Cell Technology quando noticiou, no fim de 2001, que havia conseguido em laboratório o primeiro clone humano. Infelizmente, a experiência divulgada por esses pesquisadores não foi nenhum sucesso, porque o embrião parou de se dividir com seis células. É importante que as pessoas entendam que na clonagem para fins terapêuticos serão gerados só tecidos em laboratório, sem implantação no útero. Não se trata de clonar um feto até alguns meses dentro do útero para depois retirar-lhe os órgãos, como alguns acreditam. A clonagem terapêutica teria a vantagem de evitar rejeição se o doador fosse a própria pessoa. Seria o caso, por exemplo, de reconstituir a medula em alguém que se tornou paraplégico após um acidente, ou substituir o tecido cardíaco em uma pessoa que sofreu um infarto. Teríamos uma substituição de tecidos ou orgãos "por encomenda". Entretanto, essa

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técnica tem suas limitações. Ela não serviria para portadores de doenças genéticas como, por exemplo, um afetado por distrofia muscular progressiva que necessita substituir seu tecido muscular.

O nome células-tronco é ilustrativo: partindo delas, podem-se obter várias outras categorias de célula, como os ramos de uma árvore saem de seu tronco. É o processo da diferenciação, pelo qual surgem os mais de mil tipos celulares do corpo humano, a

partir de um único zigoto (a primeira célula de um indivíduo, fruto da união do óvulo com o espermatozóide). As células-

tronco podem ser classificadas em dois grupos: células-tronco embrionárias e células-tronco do adulto, específicas para

cada órgão ou tecido. As embrionárias caracterizam-se pela sua capacidade ampla de originar as demais células do organismo e

podem ser obtidas de três formas distintas. A maioria das linhagens de células embrionárias disponíveis é derivada de

embriões em fase muito inicial de desenvolvimento, uma técnica desenvolvida por J. Thomson, da Universidade de Wisconsin. No 5º dia após a fecundação, o embrião é composto por cerca de 200 a 250 células, formando um cisto

denominado blastocisto, cujas células são separadas em dois grupos: uma camada externa (o trofoectoderma), que vai constituir a placenta, o saco amniótico e outros anexos embrionários, e uma massa compacta de 30 a 34 células, o botão ou nó embrionário, localizada internamente em um dos pólos do cisto, que dará origem aos tecidos do feto.

Essas células da massa interna podem ser cultivadas in vitro e originar linhagens de células embrionárias capazes de diferenciar-se em tecidos de adultos. Um outro tipo de células embrionárias foi obtido inicialmente por J. Gearhart, da Universidade Johns Hopkins, a partir de 38 culturas de células germinativas embrionárias de fetos entre a 5ª e a 9ª semana de desenvolvimento. Essas células são retiradas de uma estrutura denominada prega gonadal e, posteriormente no adulto, vão originar os espermatozóides e os óvulos. Uma terceira abordagem pode originar células-tronco embrionárias. Embora não tenha sido utilizada como fonte das linhagens de células registradas, essa técnica ganhou muito destaque na imprensa recentemente, quando pesquisadores da empresa Advanced Cell Techonology a utilizaram para produzir "embriões" humanos de quatro a seis células. A técnica, denominada transferência de

núcleo somático, baseia-se na remoção do núcleo de um óvulo, que, em condições adequadas, funde-se com uma célula somática (naquele caso, fibroblastos da derme). Se esse "ovo" começar a dividir-se, poderá originar um embrião cujo patrimônio genético é o mesmo do doador da célula somática.

Existem, portanto , diferentes tipos de células-tronco. a) Células-tronco pós-natais: células-tronco do adulto. Em junho de 2000, um grupo do Instituto Karolinska (Suécia), liderado por Jonas Frisen, confirmou que células-tronco neurais de camundongos adultos têm capacidade generalizada de diferenciação, podendo gerar qualquer tipo celular, de músculo cardíaco a estômago, intestino, fígado e rim, quando injetadas em embriões de galinha e

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camundongo. Esse resultado quebrou todos os dogmas, indicando que uma célula-tronco adulta é capaz de se diferenciar em qualquer tipo de célula, independentemente de seu tecido de origem, desde que cultivada sob condições adequadas. Presentes no organismo adulto, e também presentes em recém-nascidos e no cordão umbilical, há células-tronco do sangue, dos ossos, da pele, do cérebro e assim por diante. Cada tecido do corpo tem um estoque de células precursoras, das quais podem ser produzidas células diferenciadas, como glóbulos vermelhos ou neurônios. Até pouco tempo atrás, acreditava-se que cada tecido adulto tem um tipo próprio de célula precursora, com capacidade limitada de diferenciação. Mais recentemente, acumularam- se evidências, em animais e nos humanos, de que células-tronco dos adultos podem romper essas barreiras. Assim, células obtidas de medula óssea poderiam ser utilizadas para reconstituir fígado, cérebro, músculo ou coração, característica que tem sido chamada de plasticidade. Por exemplo, células de medula óssea, injetadas próximas

às bordas de infarto experimental em camundongos, diferenciam-se em células musculares e vasculares, substituindo o miocárdio lesado. Da mesma forma, células-tronco da medula óssea poderiam ser utilizadas para reparar o defeito da distrofia muscular, pois diferenciam-se em células musculares em camundongos com uma forma experimental da doença. Há ainda muito debate se esses resultados são devidos a células embrionárias totipotenciais que sobrevivem nos adultos ou células-tronco tecido-específicas que se transdiferenciam segundo uma nova linhagem quando estimuladas. Existe hoje um grande entusiasmo quanto às possibilidades de empregar células-tronco para tratar numerosas doenças humanas. Os maiores desafios imediatos são a identificação de fontes abundantes de células purificadas e a padronização de métodos adequados para condicionar sua diferenciação no sentido do tecido necessário. No momento, as fontes mais promissoras para terapia são as células-tronco de adultos obtidas de medula óssea ou de sangue periférico, além daquelas que poderiam ser obtidas do sangue de cordão umbilical. O líquido amniótico, no qual fica acomodado o bebê antes do nascimento, conteria preciosas células-tronco, suscetíveis de evoluírem em todas espécies de tecidos humanos ou órgãos com potencial reparador, segundo geneticistas austríacos. A equipe do professor Markus Hengstschlaeger (Universidade de Viena) extraiu do líquido amniótico humano um pequeno grupo de células que fabricam uma proteína batizada Oct-4, a marca das células-tronco com potencial múltiplo."Todas as linhagens de células-tronco com potência múltipla de mamíferos exprimem a proteína Oct-4, que desaparece rapidamente quando as células se diferenciam" em tecidos diversos (sangue, nervos, pele, ...), destaca ele. Uma equipe da empresa Stem Cells California Inc. (20 de abril de 2000) afirmou haver convertido células do sangue não-maduras em células do fígado que foram usadas para o tratamento de ratos. Chama muito a atenção o nome da empresa: "stem cells" (células-tronco). Pesquisadores da Imperial College de Londres, da University College de Londres e do Fundo Imperial para Pesquisa de Câncer afirmaram, em artigo na revista Nature, que as células-tronco podem ser facilmente coletadas de um paciente e estimuladas a se desenvolverem em células hepáticas através de manipulação de seu meio ambiente. Nick Wright, do Fundo Imperial para Pesquisa em Câncer, explica que, teoricamente, pode-se retirar células-tronco da medula óssea de uma pessoa com hepatite (uma doença do fígado), modificá-las para que fiquem resistentes e injetá-las na corrente sanguínea, de modo que elas irão formar novas células hepáticas. Cientistas da Universidade de Minnesota (21 de junho de 2002) demonstraram que células-tronco adultas, extraídas da medula óssea de camundongos, podem ser cultivadas em laboratório para formar qualquer tipo de tecido no organismo.

b) Células-tronco embrionárias : Essas células são conhecidas pela sigla ES, do inglês embryonic stem cells (células- tronco embrionárias), e são denominadas pluripotentes, pois podem proliferar indefinidamente in vitro sem se diferenciar, mas também podem se diferenciar se forem modificadas as condições de cultivo. Têm sobre as pós-natais a vantagem de serem pluripotentes —podem dar origem a qualquer célula humana (com exceção da placenta). São obtidas de um

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nó ou botão embrionário que se forma no interior do blastocisto, fase anterior à implantação no útero em que o embrião de três a cinco dias tem formato esférico e cerca de 150 células no total. Extraída a massa interior, ela pode ser cultivada no laboratório e dar início a diferentes linhagens, pois células-tronco embrionárias têm a capacidade de se multiplicar indefinidamente. Voltemos agora à nossa primeira célula, resultante da fusão do óvulo e do espermatozóide. Logo após a fecundação, ela começa a se dividir: uma célula em duas, duas em quatro, quatro em oito e assim por diante. Na fase de oito a 16 células, as células do embrião se diferenciam em dois grupos: um grupo de células externas que vai originar a placenta e anexos embrionários e uma massa de células internas que vai originar o embrião propriamente dito. Após 72 horas, esse embrião, agora com cerca de 100 células, é chamado de blastocisto. É nessa fase que ocorre a implantação do embrião na cavidade uterina. As células internas do blastocisto vão originar as centenas de tecidos que compõem o corpo humano. São chamadas de células-tronco totipotentes. A partir de um determinado momento, essas células somáticas, que ainda são todas iguais, começam a se diferenciar nos vários tecidos que vão compor o organismo: sangue, fígado, músculos, cérebro, ossos, etc. Os genes que controlam essa diferenciação e o processo pelo qual ela ocorre ainda são um mistério. O que sabemos é que, a partir daí, as células somáticas diferenciadas perdem a capacidade de originar qualquer tecido. As células descendentes de uma célula diferenciada vão manter as mesmas características daquela que as originou, isto é, células de fígado vão originar células de fígado, células musculares vão originar células musculares, e assim por diante. Apesar de o número de genes e o DNA serem iguais em todas as células do nosso corpo, os genes nas células somáticas diferenciadas se expressam de maneiras diferentes em cada tecido, isto é, a expressão gênica é específica para cada tecido. Com exceção dos genes responsáveis pela manutenção do metabolismo celular ( housekeeping genes ) que se mantêm ativos em todas as células do organismo, só irão funcionar em cada tecido ou órgão os genes importantes para a manutenção deste. Os outros se mantêm "silenciados" ou inativos. Adicionando às culturas determinadas substâncias, os cientistas podem em certa medida "guiar" o processo de diferenciação, obtendo linhagens de células muito parecidas com neurônios e ilhotas de células de pâncreas, por exemplo. A idéia, que já vem sendo testada com algum sucesso em camundongos, é produzir quantidades suficientes de células para substituir aquelas ausentes ou danificadas em locais muito específicos do corpo, como nas doenças do tipo do mal de Parkinson ou do diabetes.

Clonagem reprodutiva humana é internacionalmente repudiada e clonagem terapêutica é objeto de polêmica.

O termo clonagem deriva etimologicamente do grego klón, que quer dizer "broto". De acordo com Webber - 1903 (a data é para demonstrar que o assunto não é recente), um clone é definido como uma população de moléculas, células ou organismos que se originaram de uma única célula e que são idênticas à matriz original. Os indivíduos resultantes são geneticamente idênticos; o genótipo será o mesmo mas, por influência ambiental, poderão ter diferentes fenótipos. É um mecanismo comum de propagação da espécie em plantas ou bactérias. Em plantas, os meristemas, melhor as células meristemáticas, atuam como as células-tronco nos animais. Em seres humanos, os clones naturais são os gêmeos monozigóticos que se originam da divisão de um mesmo zigoto, originado de um mesmo ovócito fertilizado. No Brasil, o projeto da nova Lei de Biossegurança, aprovado pela Câmara dos Deputados no início de fevereiro de 2004, e que substitui a lei antes vigente, de 1995, proibia a produção de embriões humanos destinados a servir como material biológico. Só seria permitida a pesquisa com células-tronco provenientes de cordões umbilicais, medulas ósseas ou placentas. Embriões descartados pelas clínicas de fertilização in vitro ou produzidos por clonagem terapêutica não poderiam ser usados para a obtenção de células-tronco. O Projeto (PLC 9/2004), ao passar pela Comissão de Educação do Senado (aprovado em 10 de agosto de 2004) recebeu do relator Senador Osmar Dias um substitutivo que permite a destruição de embriões humanos com o fim de suas células serem transplantadas para o tratamento de adultos doentes, com autorização do casal de doadores dos gametas, desde que estejam congelados até três anos da publicação da lei e que sejam inviáveis para a implantação no processo de fertilização. A clonagem reprodutiva - para produzir seres humanos clonados - continuaria

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expressamente proibida porque não existe a menor segurança de que crianças geradas por meio dela serão bem formadas. Esta também é a posição das academias de ciências de mais de 60 países, incluindo a do Brasil, do Conselho da Europa que adotou (em janeiro de 1998, com vigor a partir de março de 2001) um protocolo que proíbe "qualquer intervenção que tenha por fim criar um ser humano geneticamente idêntico a outro ser humano vivo ou morto" e dos cientistas da Hugo (Organização Genoma Humano), durante seu encontro anual, em 2002, em Xangai (China). O Senado aprovou em 6 de outubro de 2004 o projeto de Lei da Biossegurança, com o texto voltando à Câmara dos Deputados. O Plenário da Câmara dos Deputados aprovou na noite em 2 de março de 2005, 352 votos a favor, 60 contra e uma abstenção, o substitutivo do Senado, acatado pela Comissão Especial, no ano anterior, e o mesmo foi à sanção presidencial. O Diário Oficial da União, do dia 28/03/2005, publicou a sanção do presidente Luiz Inácio Lula da Silva à nova lei de Biossegurança. A lei foi sancionada dia 24/03/2005, com sete vetos que não alteram os principais pontos da proposta. Em dezembro de 2001, a ONU decidiu elaborar uma Convenção Internacional Contra a Clonagem Reprodutiva de Seres Humanos, deixando claro que a clonagem como forma de reprodução de seres humanos é internacionalmente repudiada e uma ameaça à dignidade do ser humano da mesma forma que a tortura, a discriminação racial e o terrorismo. Durante as reuniões para a elaboração desse tratado internacional, com a participação de mais de 80 países, ficou clara a existência de um único consenso internacional: a clonagem não deve ser utilizada como forma de reprodução assistida em seres humanos. O comitê legal da assembléia-geral da ONU aprovou por apenas 1 voto (80 a favor e 79 contra, por discordarem do texto sobre clonagem terapêutica), com 15 abstenções, a proposta de adiar para 2005 a redação de um tratado sobre a clonagem.

Anos de pesquisa permitiram armazenar um extenso conhecimento sobre as células-tronco:

Totipotentes ou embrionárias: são as que conseguem se diferenciar em todos os 216 tecidos (inclusive a placenta e anexos embrionários) que formam o corpo humano. São aquelas presentes nas primeiras fases da divisão, quando o embrião tem até 16 - 32 células (até três ou quatro dias de vida). Essas células são conhecidas como ES (embryonic stem cells), e podem proliferar indefinidamente, in vitro, sem se diferenciar, mas também podem se diferenciar se forem modificadas as condições de cultivo. A grande conquista foi encontrar as condições adequadas para que as células ES proliferem e continuem indiferenciadas.

Pluripotentes ou multipotentes: são as que conseguem se diferenciar em quase todos os tecidos humanos, menos placenta e outros anexos embrionários. As pluripotentes ou multipotentes surgem quando o embrião atinge a fase de blastocisto (a partir de 32 -64 células, aproximadamente a partir do 5.o dia de vida). Assim, as células internas do blastocisto são pluripotentes enquanto as células da membrana externa do blastocisto destinam-se a produzir a placenta e as membranas embrionárias. Alguns trabalhos classificam as multipotentes como aquelas com capacidade de formar um número menor de tecidos do que as pluripotentes, enquanto outros acham que as duas definições são sinônimas. Pesquisas ainda em andamento indicam que até 14 dias depois da fecundação, as células embrionárias seriam capazes de diferenciar-se em quase todos os tecidos humanos.

Oligopotentes: são aquelas que conseguem diferenciar-se em poucos tecidos. São exemplo as encontradas no trato intestinal. Unipotentes: as que conseguem diferenciar-se em um único tecido. Estão presentes no tecido cerebral adulto e na próstata, por exemplo.

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O banimento quase universal da clonagem reprodutiva humana transferiu a polêmica para a clonagem terapêutica para obtenção de células-tronco embrionárias. Para muitos poderiam ser substituídas por células-tronco adultas, que recebem também a denominação individual de pós-natal, por estarem presentes em recém-nascidos e no cordão umbilical. Em junho de 2000, um grupo do Instituto Karolinska (Suécia), liderado por Jonas Frisen, confirmou que células-tronco neurais de camundongos adultos têm capacidade generalizada de diferenciação, podendo gerar qualquer tipo celular, de músculo cardíaco a estômago, intestino, fígado e rim, quando injetadas em embriões de galinha e camundongo. Esse resultado quebrou todos os dogmas, indicando que uma célula-tronco adulta é capaz de se diferenciar em qualquer tipo de célula, independentemente de seu tecido de origem, desde que cultivada sob condições adequadas. Pesquisas recentes constataram que além da pele, do intestino e da medula óssea, outros tecidos e órgãos humanos - fígado, pâncreas, músculos esqueléticos (associados ao sistema locomotor), tecido adiposo e sistema nervoso - têm um estoque de células-tronco e uma capacidade limitada de regeneração após lesões. A pluripotencialidade das células-tronco adultas tem sido contestada por pesquisas desenvolvidas em diversos laboratórios e Universidades e, segundo eles, torna-se necessário a investigação do uso de células-tronco embrionárias humanas nas terapias celulares, comparando-as com as células-tronco adultas.

O tema foi debatido no Instituto Latino-Americano de Estudos Avançados da Ufrgs durante o seminário "Células- tronco: biologia e aplicações". No encontro, foram discutidas questões éticas e legais e usos das células em vários tipos de doenças. Participe de uma pesquisa e informe-se sobre os resultados acessando "Discussão sobre Pesquisa Utilizando Células Tronco Embrionárias Humanas".

Clonagem em plantas.Não vemos objeções éticas à clonagem de plantas e animais não humanos, desde que se observem as normas éticas internacionalmente aceitas para a experimentação animal e se providencie no sentido de preservar a biodiversidade indispensável à vida.

Clone deriva etmologicamente do grego Klón, que quer dizer broto e pressupõe, portanto, a existência de um individuo gerador, e a ocorrência de reprodução assexuada. A multiplicação vegetativa das plantas é tão antiga como a produção de alimentos pelo homem sedentário. As técnicas de enraizamento de estacas ou enxertia mantiveram-se desde as primeiras civilizações até aos nossos dias. Elas baseiam-se no fato da separação de um orgão inteiro ou mesmo de uma parte do conjunto do organismo ser, muitas vezes, condição suficiente para que se regenere o organismo inteiro. A clonagem de plantas tem por objetivos principais a eliminação de doenças e pragas e obter matrizes sadias. Com a possibilidade da clonagem de plantas a partir de células somáticas, o sonho do botânico austro-húngaro, Gottlieb Haberlandt, se tornou realidade. Em 1902, ele publicou a sua idéia sobre o princípio da Teoria da Totipotência que, profeticamente, postulou que os seres vivos têm capacidade de regenerar seus corpos inteiros a partir de células únicas. Esta teoria conceituava a célula (vegetal e animal) como a menor unidade biológica, autônoma, e capaz, em principio, de organizar um organismo inteiro. Nem ele nem os seus discípulos da sua época não calcularam que suas tentativas abririam novos horizontes para a humanidade, o que atualmente é aplicado na Biotecnologia vegetal. A primeira demonstração inquestionável na obtenção de embriões de plantas a partir de células maduras (embriogênese somática) pelo prof. F.C. Steward e colaboradores, cerca de quarenta anos mais tarde, através do cultivo de células isoladas de raiz de cenoura.

Um avanço fantástico nos estudos da cultura de células, embriões e órgão de plantas foi possibilitado com a descoberta das citocininas, um importantíssimo hormônio vegetal, pelo grupo do professor Folke Skoog da Universidade de Wisconsin (USA). Paradoxalmente, a descoberta deste novo fitormônio deu-se graças ao emprego da própria técnica da cultura de células vegetais. Esta descoberta levou a constatação de que o processo de formação de órgão nas plantas dependia, na verdade, de um balanço das quantidades relativas de uma citocinina e de uma auxina, um balanceamento entre dois hormônios vegetais.

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Verificou-se que as culturas podem ser estabelecidas a partir tanto de fragmentos de tecidos maduros (folhas, caules etc.), quanto de tecidos meristemáticos, construídos por células em processo de divisão e localizados, geralmente, nos ápices dos caules e raízes em crescimento. O baixo grau de diferenciação de suas células, associando à maior estabilidade genética desta, faz dos ápices meristemáticos uma das principais fontes de explantes. A técnica da clonagem in vitro de plantas é possível mediante a cultura de tecidos. Essa técnica se fundamenta na totipotência das células vegetais, por meio da regeneração in vitro, via organogênese ou embriogênese somática. A clonagem induzida em vegetais baseia-se nos processos de estaquia, alporquia, enxertia e mergulhia. Esta multiplicação vegetativa resulta da elevada capacidade de regeneração tecidular das plantas, devido ao crescimento contínuo que a presença de meristemas confere. Entre as chamadas plantas superiores – Tracheophyta – os descendentes podem formar-se a partir de diferentes partes da planta adulta

1. Clonagem induzida.1. 1. Estaquia. Tradicionalmente isso é feito por estacas; cada estaca é um pedaço de um órgão vivo da planta, como o caule ou a folha, que é utilizado para reproduzir o vegetal de origem, assexuadamente. Corta-se o caule em várias partes e planta. Cada uma dessas novas plantas é uma cópia idêntica à original. A vantagem dessa tecnologia é que se obtém uniformidade. As plantas possuem todas a mesma cor, o mesmo sabor e apresentam o mesmo período de maturação. O ambiente onde será plantada a muda também pode interferir, mas se as plantas tiverem a mesma constituição genética, o controle é maior. Isso é muito importante para culturas de plantas (principalmente com fins comerciais), porque facilita o cultivo e a colheita, e porque daí se obtém produtos de mesma qualidade. Para a implantação de pomares com fins comerciais, a propagação assexuada é mais adequada porque permite a clonagem de plantas selecionadas diretamente da natureza ou provenientes de hibridações dirigidas, mantendo os caracteres agronômicos desejáveis.

1.2. Enxertia. Técnica de reprodução vegetal que consiste em inserir parte de uma planta, geralmente ramo ou caule, no organismo de outra, que passa então a nutri-la. Parte viva de um vegetal inserida em outra planta para aumentar a produtividade e favorecer a multiplicação. O enxerto é o mesmo que cavaleiro. A enxertia constitui importante método de propagação para o estabelecimento de plantios clonais, especialmente de espécies lenhosas, sendo amplamente empregado na fruticultura. A sua utilização possibilita a manutenção da identidade da planta matriz e, conseqüentemente, a formação de plantações uniformes quanto ao desenvolvimento, precocidade, produção e

qualidade de frutos, além de outros caracteres importantes na fruticultura.

Desde que virou cultura em larga escala comercial, a laranja é produzida por clonagem. Usa-se a enxertia, que consiste na retirada de uma gema (ou broto), implantada no caule de uma planta adulta e com maior resistência às condições do solo, como o limão cravo, por exemplo. A planta que serve de base é chamada de cavalo e a que está sendo enxertada é o cavaleiro ou copa. Assim consegue-se a produção mais rápida e uniforme de frutos. Se produzida via semente, a laranjeira leva aproximadamente seis anos para começar a dar frutos e é mais susceptível a doenças vindas do solo do que o limão. A enxertia é feita com plantas da mesma espécie ou próximas. Com isso garante-se frutos de melhor qualidade. No caso da

manga, por exemplo, para produção de frutos de qualidade superior, usa-se como base a espécie coquinho, por exemplo, que é mais resistente. 1.3. Alporquia. O alporque é um ramo ou caule circundado por terra, pó de xaxim, turfa ou substrato semelhante, para

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emitir raízes e, mais tarde, ser destacado como muda. A alporquia é um método de reprodução de plantas e que consiste em provocar um enraizamento em parte de uma planta adulta ou multiplicação de plantas em que se induz o enraizamento num ponto do caule, logo abaixo de um ramo ou folha, produzindo nova muda. Escolhe-se, em uma planta adulta, alguns ramos de 1 a 3 cm de diâmetro, faz-se neles um anelamento (retirada da casca) de 3 a 5 cm e, depois, cobre-se a parte anelada com esfagno ou uma mistura de esterco e serragem úmida, cobrindo com saco plástico, bem amarrado, forçando assim o enraizamento no local cortado. Pode-se fazer um anel também abaixo do local que vai enraizar, para forçar a brotação das gemas. Vai-se cortando mais, conforme o enraizamento, até se destacar o ramo bem enraizado, tendo-se então a muda. Esta necessita de um estufim, ou câmara de nebulização com alta umidade para ser colocada, após a sua retirada da planta para um período de adaptação e pegamento. Varias frutíferas têm sido assim propagadas, embora seja um método caro e de pouco rendimento. Tem-se registros em espécies como lichia e caju, Ficus elastica, mangueira e várias espécies de plantas ornamentais. De acordo com Browse, a alporquia é uma das técnicas mais antigas de propagação vegetativa, utilizada na China há mais de mil anos. Também é denominada marcottage, nome que lembra a época da jardinagem francesa dos séculos XVII e XVIII. A técnica também é adequada

para plantas como azaléias, comigo-ninguém-pode, fícus e chefleras.

1.4. Mergulhia. Técnica de reprodução vegetativa que consiste em guiar um ramo para o solo e enterrá-lo parcialmente, exceto ou inclusive a ponta, para induzir a formação de raízes em pontos da haste onde geralmente se praticam incisões; depois de formadas as raízes; o ramo é destacado da planta-mãe e pode ser plantado como qualquer muda. A mergulhia consiste no enraizamento de uma parte da planta a ser propagada, na própria planta e depois o destacamento da mesma para obtenção da muda. Enterra-se um ramo com a finalidade de provocar a formação de raízes; quando estiver adequadamente enraizado, o ramo é destacado, vindo a constituir uma nova planta. Há muitas

variações, dependendo do tipo de ramo, da porção do ramo enterrada no solo ou do seu comprimento, obtendo-se, assim, uma ou mais mudas. A base do processo é o enterrio de uma porção de um ramo, curvado da planta que se quer propagar, para que enraíze e, depois do enraizamento, destaca-se de uma vez ou gradativamente a muda, plantando-a em um recipiente. O ramo que vai ser enterrado deve ser desfolhado ou anelado e, depois, preso ao solo por uma estaca de madeira, bambu ou pedaço de arame grosso. A jabuticabeira, o abieiro, camu-camu e outras frutíferas podem ser propagados por mergulhia.

2. Clonagem moderna.

Existe também a chamada clonagem moderna, que surgiu na década de 1970, via produção de células. Retira-se células de uma planta e transforma em uma nova planta. Com essa técnica é possível produzir uma quantidade muito grande de

plantas, limitada apenas pelo espaço físico do laboratório onde serão desenvolvidos os embriões. No laboratório, as células são multiplicadas em meios de cultura. Coloca-se um pedaço da folha em um meio de cultura, que forma um calo, a partir do qual forma-se um embrião, que depois é transferido para saquinhos, já com terra. Ali o embrião se transforma em muda para ser plantada já no terreno onde a planta será cultivada. Uma folhinha produz muitos calos e muitos embriões. Essa técnica é extremamente importante para produzir árvores como eucalipto, pinus ou outras plantas para reflorestamento. 2.1. A cultura de tecidos pressupõe o cultivo de plantas ou partes de plantas (explantes) em meio de cultura apropriado e asséptico, sob condições de temperatura, umidade, fotoperíodo e irradiância controlados, em salas de

crescimento.

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Engloba, portanto, as técnicas de cultivo de células, tecidos ou órgãos in vitro. Todo o material é manuseado em condições assépticas em câmaras de fluxo laminar. Essa técnica tem-se mostrado de enorme importância prática na propagação de espécies de interesse agroflorestal, também conhecida por micropropagação. A biotecnologia através da técnica "Cultura de Tecidos", tem como definição básica o cultivo asséptico de qualquer parte da planta, tais como frações de tecidos, órgãos ou células em suspensão em meio de cultura sintético como nutrientes e reguladores de crescimento, sob condições controladas de temperatura, umidade e luminosidade, para gerar uma nova planta. O processo de clonagem em alguns casos, principalmente via micropropagação (a partir de células), tem um custo mais alto e daí decorre resistência de alguns produtores a aderir a essas novas técnicas. Não apenas pelo custo, mas também porque eles ainda não têm a certeza de que obterão melhores resultados. Há também a questão da tradição de plantio e em algumas situações, o aumento da produção não é tão desejável, havendo o risco de o preço do produto

ficar tão baixo que inviabilizaria a atividade. A micropropagação é a modalidade que mais se tem difundido e encontrado aplicações práticas comprovadas, e tem se concentrado na produção comercial de plantas, possibilitando sua multiplicação rápida e em períodos de tempo e espaço reduzidos. Deve-se ter sempre claro que a micropropagação mantém a identidade genética do material propagado, não introduzindo nenhuma variabilidade genética. A multiplicação in vitro visando a produção em grande escala de um genótipo comercial é uma meta perseguida por qualquer laboratório de

micropropagação. A micropropagação de plantas é uma técnica que visa a produção de plantas de genótipos selecionados, embora nem sempre se disponha de uma metodologia compatível com esse propósito em escala comercial. Segmentos, pedaços, que podem ser retirados de fragmentos de folhas, raízes e gemas (localizadas entre os galhos e folhas jovens da planta) são usados para obter de centenas a milhares de plantas idênticas. Estas, depois de multiplicadas, são plantadas. Portanto, na multiplicação clonal, também chamada de micropropagação in vitro, a produção de mudas é obtida a partir de partes da planta ou mesmo de um pequeno conjunto de células que, exatamente por serem poucas, permitem uma seleção que as livrem de contaminação por patógenos, sobretudo vírus. Sob condições ideais que só podem ser alcançadas em laboratório arejado e com uma equipe treinada, as células se multiplicam e podem ser subdivididas em qualquer quantidade. A qualidade, padronização e saúde das mudas asseguram sua viabilidade comercial. Para os propósitos da micropropagação, os mais importantes tipos são: I. Cultura de meristemas: ápices meristemáticos consistindo do domo apical isentos ou contendo um ou dois primórdios foliares. Originam eixos unipolares caulinares. II. Cultura de ápices caulinares. Iniciada a partir de ápices caulinares ou gemas laterais. Empregada para estabelecer culturas que originam multigemas, gemas, eixos ou brotações caulinares múltiplos. III. Culturas de segmentos nodais. Contém segmentos caulinares que carregam gemas simples ou múltiplas. IV. Cultura (ou resgate) de embriões. Embriões zigóticos são excisados e cultivados para dar origem à plântulas. V. Cultura de raízes isoladas. Raízes cultivadas sem conexão com os eixos caulinares, originando novas raízes. Particularmente na área de plantas ornamentais, onde predominam plantas híbridas (gérbera, cravo, tulipa, orquídeas, dentre outras), a clonagem in vitro de matrizes selecionadas tem permitido a uniformização de características, época de floração, coloração, tamanho e forma das flores, dentre outras. A multiplicação in vitro pode, em alguns casos, ser obtida em larga escala, resultando na instalação de verdadeiras biofábricas comerciais, baseadas no princípio da linha de produção e algumas vezes automatizada. O Brasil está bastante adiantado nas pesquisas em clonagem vegetal. Em conhecimento e desenvolvimento, não está atrás dos países desenvolvidos, mas sim em demanda da tecnologia por parte dos agricultores. Na área de reflorestamento, no entanto, devido ao empenho das grandes empresas de celulose instaladas no país em replantar

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florestas, a tecnologia vem sendo bastante explorada. Na agricultura, a clonagem é uma técnica já bastante utilizada. Desenvolvimento de um processo de clonagem de plantas adultas, valendo-se de material selecionado a partir de Eucalyptus ssp., através do processo de regeneração in vitro por embriogênese somática, o que permite a obtenção de um número elevado de indivíduos com as mesmas características de genótipos superiores da planta matriz e garante que genótipos ou matrizes com dificuldades de serem propagados convencionalmente possam ser clonados em larga escala, com a vantagem de serem rejuvenescidos. O eucalipto, uma das lenhosas mais utilizadas no mundo, é utilizado

na indústria de celulose e papel, como carvão vegetal, na produção de madeira serrada para a construção civil e indústria moveleira, na produção de postes e serragem para aglomerados e na produção de óleos essenciais e diversos solventes e combustíveis orgânicos, como o metanol.

2.2. Como exemplo, a biotecnologia na horticultura é utilizada no estabelecimento de propagação clonal rápida (floricultura, fruticultura, plantas medicinais, silvicultura) na limpeza clonal de plantas de vírus (via cultura de meristemas) e na hibridação ou fusão somática. A distribuição de vírus e outros patógeneos dentro das plantas não é uniforme, sendo os tecidos meristemáticos apicais praticamente livre destes microrganismos.

Infelizmente, a ciência não sabe ao certo a (s) causa (s) desta capacidade protetora dos tecidos meristemáticos. A hibridação somática é realizada mediante a fusão de protoplastos, permitindo a obtenção de híbridos, superando as barreiras de incompatibilidade sexual. Uma importante contribuição da cultura de tecidos é na conservação de recursos genéticos in vitro, estabelecendo-se os chamados bancos de germoplasma. 2.3. O cacaueiro (Theobroma cacao L.) é uma planta nativa da floresta Amazônica e seu centro de origem principal são as regiões próximas das nascentes dos rios Amazonas e Orinoco. Da Amazônia, o cacaueiro migrou para a região dos Andes e mais tarde dispersou-se pela Venezuela, Colômbia, Equador, América Central e México, além de ter se estabelecido também ao longo das regiões às margens do rio Amazonas e de seus principais afluentes. o botânico sueco Carolus Linneu (1707 - 1778) denominou esse fruto de Theobroma cacao, que quer dizer em latim o "alimento dos deuses". O cacau é originário do México, onde começou a ser cultivado pelos índios astecas há muitos e muitos séculos atrás. Mesmo sem conhecer o chocolate na forma como é consumido nos dias de hoje – já que usavam as sementes de cacau para produzir uma bebida gordurosa que chamavam de tchocolati e tomavam misturada com chili, um tipo de pimenta muito comum naquela região - esse povo, dono de uma notória sabedoria, já utilizava as sementes de cacau como moedas. Estavam certos porque as sementinhas viraram moedas de ouro. Ao longo dos séculos o aproveitamento do cacau foi se aprimorando até chegar no que hoje é uma verdadeira paixão mundial: o chocolate. No Brasil, a produção de chocolate é de cerca de 310 mil toneladas por ano, com um faturamento de aproximadamente 2 bilhões de reais. Entretanto, a produção de cacau no Brasil enfrenta um poderoso arquiinimigo: um fungo denominado Crinipellis perniciosa, causador de uma doença popularmente conhecida como "vassoura de bruxa", que praticamente dizimou os cacaueiros no Brasil na década de 90, especialmente no sul da Bahia, que é a maior região produtora de cacau no país. Pesquisas vêm sendo desenvolvidas em parceria entre a Embrapa e a CEPLAC (Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira) para a clonagem de mudas de cacau resistentes ao fungo e que têm gerado expectativas promissoras para o incremento da cacauicultura no Brasil. A Embrapa - Recursos Genéticos e Biotecnologia e a Nestlé importaram da América Central progênies de clones nativos resistentes à vassoura-de-bruxa. Assim, a CEPLAC passou a dispor de coleções de clones de Theobroma cacao tolerantes ao fungo, com níveis diferentes de resistência, para selecioná-las e adaptá-las às regiões produtoras.

2.4. Utilização de sementes sintéticas, produzidas a partir de embriões somáticos, revestidos ou encapsulados com gel de alginato, contendo nutrientes necessários à nutrição do embrião que dará origem à futura planta.

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O Conhecimento da estrutura leva a leitura do código: Genoma Humano.

O trabalho de Crick e Watson permitiu que de imediato se percebesse a possibilidade de ler e interpretar o plano genético de qualquer organismo incluindo seres humanos. Quando as pesquisas do bioquímico Fredrick Sanger nos permitiram iniciar o sequenciamento do RNA, na década de 1960, tornou-se teoricamente possível entender toda a enorme quantidade de informações contidas no DNA, e não apenas exemplos isolados. Isso levou a um interessemos realmente conhecer a relação entre cada gene e cada características física, inclusive doenças de case genética. Em 1975, Walter Gilbert foi o primeiro a aplicar um tratamento químico especifico ao DNA para dividi-lo em fragmentos e reconhecer a utilidade que isso poderia ter na leitura do texto. Por meio novo método, Sanger tornou teoricamente possível determinar todo o “texto” que governa a hereditariedade de qualquer organismo vivo, inclusive o humano.

Começa o projeto genoma humano.

* En 1984, o biólogo molecular Robert Sinsheimer lançou a idéia de fundar um Instituto para seqüenciar o Genoma Humano na Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, da qual era reitor. Muitos estados e universidades competiam por milhões de dólares para este projeto, e o professor Sinsheimer era representante da Califórnia. Independentemente dos esforços de Sinsheimer em Santa Cruz, o Departamento de Energia (DOE) dos Estados Unidos entrou no jogo político. Isto pode parecer estranho mas o certo é que o DOE estava interessado, há muito tempo, em genética humana e mutações, devido aos seus programas nucleares, tanto militares quanto civis. * Em 1 de outubro de 1988, James Watson foi nomeado Diretor da Investigação do Genoma Humano no Instituto Nacional de Saúde, com uma verba de 28,2 milhões de dólares para o período 1988-1989 (10 milhões mais que a verba do DOE para investigar o genoma). No mesmo día, o NIH e o DOE assinaram um Memorando de Entendimento, no qual as duas agências se comprometiam a cooperar na investigação do genoma. O Projeto Genoma Humano dos Estados Unidos iniciava a sua marcha, com o NIH como cabeça, em lugar do DOE. Quando começou a crescer o interesse internacional pelo Projeto Genoma, tornou-se evidente a necessidade de um foro internacional. Em 1988, durante uma reunião celebrada em Cold Spring Harbor, os investigadores decidiram fundar a Organização do Genoma Humano (HUGO) que se encarregaria de coordenar os trabalhos internacionais, procurando evitar as repetições e perda de tempo. Seu primeiro diretor foi o genetista norte-americano Victor McKusick, sucedido pelo britânico Sir Walter Bodmer, diretor do Fundo Imperial para a Investigação do Câncer. Sua sede oficial localizava-se em Genebra, com seus escritórios operacionais em Londres, Bethesda e Osaka. * Dezembro de 1989: cientistas do MIT descobrem um gene que acreditam ser crucial para o desenvolvimento das defesas imunológicas humanas, denominado gene “RAG-1”. A descoberta lança uma nova luz sobre as complexidades do sistema imunológico, o qual é vital para todos os aspectos da saúde e do desenvolvimento humano. * O HGP, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, tinha como principais objetivos: determinar a ordem, ou seqüência, de todas as bases do nosso DNA genômico; identificar e mapear os genes de todos os 23 pares de cromossomos humanos; armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina. * Agosto de 1991: um esforço de pesquisa conjunto de cientista da Faculdade de Medicina Johns Hopkins, do Instituto do Câncer de Tóquio e da Universidade de Utah identifica o gene que origina o câncer do cólon. Esse gene é denominado APC. Essa descoberta permitirá aos médicos detectar um tumor no cólon no estágio mais incipiente possível.

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* Março de 1993: pesquisadores anunciaram que a doença de Huntington resulta de inexplicadas “gagueiras genéticas”, expansões no tamanho de um gene especifico no cromossomo 4, que acrescentam filamentos extras do aminoácido glutamina à proteína que o gene normalmente codifica.

* Agosto de 1993: pesquisadores do Centro Médico da Universidade de Duke anunciam que as pessoas nascidas com uma variante de um gene chamado APOe têm maior propensão a desenvolver o mal de Alzheimer por volta dos setenta anos de idade do que as pessoas que apresentam outras versões do mesmo gene. * Em 1994, Craig Venter, que até este momento dirigia as investigações de um dos centros do NIH, fundou, com financiamento mixto, o Instituto para Investigação Genômica (TIGR) e conduziu o deciframento da seqüência completa do genoma de um organismo enteiro, a bacteria H. influenzae. Em maio de 1998 foi estabelecida a Celera Genomics, uma corporação resultante da união da Applera Corp. e TIGR. Ao mesmo a Celera estabeleceu uma joint venture com Applied Biosytems para comercialização dos resultados de suas descobertas. A corrida pelo decifrar da seqüência completa do genoma humano e obter a localização dos genes nos cromossomos foi ganha, numa primeira etapa, pela técnica automatizada do emprendimento privado, que em 6 de abril de 2000 anunciou o primeiro esboço. * Junho de 1995: uma equipe da Universidade de Toronto anuncia que um gene do cromossomo 14 é responsável por até 80% dos casos familiares do mal de Alzheimer.

* Agosto de 1995: pesquisadores do Centro de Ciência da Saúde da Universidade de Texas informam que o gene BRCA1 tem um papel fundamental no câncer de mama.

* Dezembro de 1995: cientistas britânicos anunciam a descoberta de um segundo gene associado ao câncer de mama, o BRCA2. * Fevereiro de 1996: cientistas identificam o gene que codifica uma variedade de proteínas da superfície celular que se deslocam para o cérebro e ajudam a regular o peso corporal; lançam hipótese de que a obesidade resulta de mutação nesse gene receptor.

* Março de 1996: pesquisadores da Universidade de Ciências da Saúde do Oregon informam que células sadias do fígado transplantadas para fígados doentes produzem a enzima FAH, ausente nesses organismos doentes. É uma nova esperança para a terapia genética direcionada para o fígado, que poderá reduzir a necessidade de transplantes desse órgão. * Março de 1996: pesquisadores de cinco grandes centros médicos anunciam ter encontrado um gene que aumenta o risco de doença renal e outros distúrbios associados ao lúpus. A versão defeituosa desse gene codifica uma proteína que é menos eficiente em sua função imunológica do que uma versão normal do gene. * Abril de 1996: biólogos moleculares anunciam ter encontrado o gene humano causador dos sintomas de envelhecimento e modificar a participação desse no surgimento de doenças cardíacas, câncer e osteoropose. * Periodicamente, pesquisadores do Projeto Genoma publicavam um “mapa” do genoma humano. Eles identificaram a localização física de mais de 15 mil dos 30 mil “marcos” ao longo dos filamentos de material de DNA que formam nossos cromossomos. * No dia 14 de abril de 2003, numa conferência para a imprensa que ocorreu na cidade de Bethesda, Estados Unidos, o consórcio internacional responsável pelo Projeto Genoma Humano anunciou a finalização do primeiro "megaprojeto" da ciência internacional, integrado por investigadores da China, França, Alemanha, Inglaterra, Japão e os Estados Unidos. O anúncio da seqüência terminada, dois anos antes da data originalmente prevista em 1990, coincide muito

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oportunamente com o aniversário do descobrimento da estrutura do DNA, publicada em 1953 por James Watson e Francis Crick. * O próximo desafio será a Proteonômica, ou seja, o trabalho de catalogar e analisar todas as proteínas do nosso organismo.

O projeto gerou esperanças, medo e controvérsias.

O projeto genoma originalmente foi concebido e continuou a ser motivado principalmente pela esperança de curar ou reduzir essas doenças. Mas o projeto genoma humano não deixou de enfrentar oposição. O código genético hoje é compreendido a tal ponto que remodelar o genoma humano e dirigir suas instruções é algo exeqüível no futuro próximo. Muitas pessoas vêem um grande potencial na aplicação desse conhecimento à cura de doenças e à melhora da condição humana, enquanto outroas opõem-se violentamente a essa engenharia e terapia genética com argumentos éticos e científicos. De fato, já em outubro de 1993 Robert Stillmas, especialista em fecundidade do Centro Médico da Universidade George Washington, clonou embriões humanos usando métodos que são comuns na reprodução controlada de gado e outros animais e iniciou formidáveis questões éticas e legais. Genoma.

No dia 14 de abril de 2003, numa conferência para a imprensa que ocorreu na cidade de Bethesda, Estados Unidos, o consórcio internacional responsável pelo Projeto Genoma Humano anunciou a finalização do primeiro "megaprojeto" da ciência internacional, integrado por investigadores da China, França, Alemanha, Inglaterra, Japão e os Estados Unidos. O anúncio da seqüência terminada, dois anos antes da data originalmente prevista em 1990, coincide muito oportunamente com o aniversário do descobrimento da estrutura do DNA, publicada em 1953 por James Watson e Francis Crick. Considerado como uma das maiores realizações da ciência em todos os tempos, o Projeto Genoma Humano catalogou e decifrou 99,99% das informações genéticas contidas nos cromossomos humanos. Essas informações, chamadas genes, determinam nossa vida desde a concepção, governando o desenvolvimento do embrião e do feto, as diversas fases de crescimento e de maturação de nosso corpo e, finalmente, seu envelhecimento. Ele, HPG, traduziu um esforço da pesquisa internacional para seqüenciar e mapear todos os genes dos seres humanos, que no seu conjunto é conhecido como genoma. Integrado ao HGP, esforços semelhantes vêm sendo empregados para a caracterização de genomas de vários outros organismos, uma vez que a maioria dos organismos vivos apresenta muitos genes que são similares ou homólogos, ou seja, com funções semelhantes. A identificação das seqüências e das funções dos genes destes organismos se traduz no potencial para explicar a homologia dos genes nos seres humanos, portanto podendo ser usados como modelo animal na pesquisa biomédica.

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O HGP, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, tinha como principais objetivos: determinar a ordem, ou seqüência, de todas as bases do nosso DNA genômico; identificar e mapear os genes de todos os 23 pares de cromossomos humanos; armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina. O HGP começou como uma iniciativa do setor público, tendo a liderança de James Watson, na época chefe dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH). Numerosas escolas, universidades e laboratórios participam do projeto, usando recursos do NIH e Departamento de Energia Norte-americano. Basicamente, 18 países iniciaram programas de pesquisas sobre o genoma humano. Os maiores programas desenvolvem-se na Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coréia, Dinamarca, Estados Unidos, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia, Suécia e União Européia. • Genoma: é o conjunto do material genético contido nos cromossomos. Esse material abriga todas as informações necessárias à formação e ao desenvolvimento de um indivíduo.

As diferenças entre indivíduos são, em larga medida, determinadas por pequenas variações nos genes. Algumas delas são óbvias, como a cor da pele e a do cabelo. Mas diferenças genéticas também influenciam, por exemplo, em nossa suscetibilidade ou resistência a determinadas doenças. A informação contida nos genes pode sofrer alterações, espontaneamente ou através de agentes como radiações, poluentes, etc. Essas alterações – chamadas mutações – podem causar doenças genéticas e, conforme o caso, ser transmitidas através das gerações. Assim, conhecer nossos genes, saber o que cada um deles controla no organismo, entender como funcionam, nas diversas fases de nossa vida são informações fundamentais para o progresso da medicina. Atualmente, podemos “ler” com facilidade a informação contida nos genes, por meio de uma tecnologia conhecida como seqüenciamento de DNA. O DNA (ácido desoxirribonucleico) é a substância que constitui os genes, composta pelo arranjo seqüencial de quatro componentes básicos denominados nucleotídeos: as “letras” da informação genética. Essa seqüência de “letras” varia de gene para gene. As diferentes seqüências (com centenas ou milhares de nucleotídeos) são as “palavras” da informação genética, contidas nos genes. Os genes estão abrigados em nossos cromossomos, que seriam os “livros” dessa biblioteca da vida, existente em cada uma de nossas células. O genoma é o conjunto dessas informações, incluindo uma grande quantidade de DNA que não forma “palavras”: cerca de 3,5 bilhões de nucleotídeos e um total de genes funcionais estimado entre 30 e 50 mil. O conhecimento do genoma humano, que implica decifrar não só a seqüência dos genes mas também o controle de sua expressão (como e onde devem funcionar no organismo), está revolucionando a pesquisa científica, principalmente na prática seqüenciamento automatizado de DNA (ambos derivados do Projeto Genoma Humano), constitui um pacote científico e tecnológico conhecido como genética genômica.

As aplicações da genética genômica já são visíveis em diversas especialidades médicas, principalmente na oncologia. O estudo da genética do câncer progride rapidamente, com duas frentes principais: a descoberta de genes que atuam no processo de origem do tumor e das metástases e a identificação de genes que nos tornam suscetíveis ao câncer. O Hospital Israelita Albert Einstein (HIAE) desenvolveu, em colaboração com cientistas da USP (Universidade de São Paulo), testes para detectar mutações ao longo de toda a seqüência dos genes BRCA1 e BRCA2, ligados a formas hereditárias de câncer de mama e de ovário. Futuramente, outros genes serão alvos desses tipos de testes, para outras doenças humanas.

O próximo desenvolvimento na área da genética genômica é o estudo da expressão gênica diferencial, isto é, como os genes são “ligados”, ou “desligados”, num determinado tecido ou na formação de um órgão. Na oncologia, os progressos ocorrem de forma rápida, com significativa contribuição brasileira, através do Projeto Genoma do Câncer Humano, financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e pelo Instituto Ludwig. O programa visa à identificação de genes que se expressam de forma diferenciada no tecido normal e no tumor. Parte desses genes pode estar ligada à origem do tumor ou a sua propagação (metástases). O conhecimento desses genes abre enormes perspectivas para o tratamento do câncer. Já se encontraram genes ligados ao processo de metástase

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(no câncer de mama, por exemplo) e estão sendo identificados genes que têm papel relevante na resposta do paciente à quimioterapia. No futuro, a terapia será ajustada ao perfil genético do paciente. A Unidade de Oncologia do HIAE também atua no Projeto Genoma do Câncer Humano colaborando, juntamente com equipes da USP, no estudo de tumores da próstata e do pulmão. As possibilidades abertas pela genética genômica são muitas e, sem dúvida, mudarão a medicina já nesta primeira década do século 21.

Projeto Genoma Humano (HPG).

Considerado como uma das maiores realizações da ciência em todos os tempos, o Projeto Genoma Humano catalogou e decifrou 99,99% das informações genéticas contidas nos cromossomos humanos. Essas informações, chamadas genes, determinam nossa vida desde a concepção,

governando o desenvolvimento do embrião e do feto, as diversas fases de crescimento e de maturação de nosso corpo e, finalmente, seu envelhecimento. Ele, HPG, traduziu um esforço da pesquisa internacional para seqüenciar e mapear todos os genes dos seres humanos, que no seu conjunto é conhecido como genoma. O que foi anunciado é o término do seqüenciamento dos 3,2 bilhões de pares de letras ou nucleotídeos. Ter finalizado o seqüenciamento de um gene não significa que sabemos qual proteína produz, qual a sua função nem como interage com outras proteínas. Mas identificar os genes e situá-los nos 23 pares de cromossomos humanos foi o primeiro passo necessário.

A diferenciação celular.

A diferenciação celular resulta da expressão diferencial de genes e é um processo que ocorre no desenvolvimento dos seres pluricelulares. Nesse sentido, é uma seqüência precisa de eventos que devem acontecer em tempos e locais apropriados, gerando e mantendo estados de diferenciação (redução de número de funções, com especialização para determinadas atividades) estáveis. Apesar de o número de genes e o DNA serem iguais em todas as células do nosso corpo, os genes nas células diferenciadas, especializadas, com uma ou pequeno número de funções, se expressam de maneiras diferentes em cada tecido, isto é, a expressão gênica é específica para cada tecido. Com exceção dos genes responsáveis pela manutenção do metabolismo celular ( housekeeping genes) que se mantêm ativos em todas as células do organismo, só irão funcionar em cada tecido ou órgão os genes importantes para a manutenção deste. Todas as células de organismos pluricelulares se originam do ovo fecundado. Está bem estabelecido que - tanto na espécie humana como em outras espécies animais - cada novo indivíduo se forma habitualmente, pela união de um espermatozóide com um ovócito, conhecido mais comumente como óvulo. Esta união chama-se fecundação. As células resultantes proliferam, diferenciam-se, migram e interagem umas com as outras e com a matriz extracelular, formando diferentes tecidos e órgãos. A manutenção de células indiferenciadas (células tronco ou precursoras) é de fundamental importância para a renovação dos tecidos, cada qual com sua capacidade de regeneração e reposição. Os epitélios e as células sangüíneas são os tecidos com maior taxa de renovação e possuem células-tronco bastante estudadas. Existem células com potencial de gerar qualquer tipo celular e são chamadas de células-tronco totipotentes. São as células- tronco embrionárias, que formam o blastocisto.

Genoma

Assim, conhecer nossos genes, saber o que cada um deles controla no organismo, entender como funcionam, nas

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diversas fases de nossa vida são informações fundamentais para o progresso da medicina. Atualmente, podemos “ler” com facilidade a informação contida nos genes, por meio de uma tecnologia conhecida como seqüenciamento de DNA. O DNA (ácido desoxirribonucleico) é a substância que constitui os genes, composta pelo arranjo seqüencial de quatro componentes básicos denominados nucleotídeos: as “letras” da informação genética. Essa seqüência de “letras” varia de gene para gene. As diferentes seqüências (com centenas ou milhares de nucleotídeos) são as “palavras” da informação genética, contidas nos genes. Os genes estão abrigados em nossos cromossomos, que seriam os “livros” dessa biblioteca da vida, existente em cada uma de nossas células. O genoma é o conjunto dessas informações, incluindo uma grande quantidade de DNA que não forma “palavras”: cerca de 3,5 bilhões de nucleotídeos e um total de genes funcionais estimado entre 30 e 35 mil. O conhecimento do genoma humano, que implica decifrar não só a seqüência dos genes mas também o controle de sua expressão (como e onde devem funcionar no organismo), está revolucionando a pesquisa científica, principalmente na prática seqüenciamento automatizado de DNA (ambos derivados do Projeto Genoma Humano), constitui um pacote científico e tecnológico conhecido como genética genômica.

Fenótipo= genótipo + meio.

Cientistas conseguiram romper o "silêncio" de genes que nunca se expressam em algumas células: em um experimento que consistiu em elevar moderadamente a temperatura da célula, alguns genes aquecidos atingiram um nível de expressão até 500 vezes superior ao normal. Os resultados podem levar a uma melhor compreensão dos processos celulares envolvidos no envelhecimento ou na febre. O estudo, realizado pela equipe do bioquímico David Gross, da Universidade Estadual da Louisiana (EUA), foi publicado em 18 maio da revista Cell (Ciência Hoje, maio/2001). Leia-se que a expressão gênica depende do genótipo e do meio. O próximo desenvolvimento na área da genética genômica é o estudo da expressão gênica diferencial, isto é, como os genes são “ligados”, ou “desligados”, num determinado tecido ou na formação de um órgão. Na oncologia, os progressos ocorrem de forma rápida, com significativa contribuição brasileira, através do Projeto Genoma do Câncer Humano, financiado pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e pelo Instituto Ludwig. O programa visa à identificação de genes que se expressam de forma diferenciada no tecido normal e no tumor. Parte desses genes pode estar ligada à origem do tumor ou a sua propagação (metástases). O conhecimento desses genes abre enormes perspectivas para o tratamento do câncer. Já se encontraram genes ligados ao processo de metástase (no câncer de mama, por exemplo) e estão sendo identificados genes que têm papel relevante na resposta do paciente à quimioterapia. No futuro, a terapia será ajustada ao perfil genético do paciente.

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