Engenharia Genética
A engenharia genética é um ramo da biologia que trata da manipulação dos genes em um organismo, geralmente fora de seu processo reprodutivo natural. Os processos utilizados para tal envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do DNA em um “corpo de prova”, geralmente para exprimir um gene.
Mas antes de conferir as tecnologias utilizadas no processo, vamos ver alguns conceitos dessa área:
Eletroforese: processo no qual os fragmentos gerados pelo corte de um DNA podem ser separados uns dos outros. Esse método consiste na utilização de uma placa de gel com fendas em uma das extremidades; soluções contendo fragmentos de DNA são colocadas nessas fendas essa extremidade é ligada ao polo negativo de uma bateria, e a outra extremidade, ao polo positivo, com a aplicação de uma ddp, os fragmentos de DNA se movem em direção ao polo positivo, visto que possuem carga elétrica negativa. Um esquema disso pode ser visto aqui:
cDNA: o cDNA (DNA complementar) é o DNA sintetizado a partir de uma molécula de mRNA (RNA mensageiro) cujos íntrons já foram removidos numa reação catalisada pela enzima transcriptase reversa.
Quimera: a quimera é um organismo que tem duas ou mais populações de células geneticamente distintas que tiveram origem em diferentes zigotos
Nocaute: o organismo nocaute é um indivíduo modificado para não expressar determinado gene.
Transgênico: é um organismo no qual foi introduzido pelo menos um gene oriundo de outro indivíduo da mesma espécie ou de espécie diferente.
O surgimento de indivíduos como esses pode, no entanto, causar problemas como a intoxicação, a perda de biodiversidade (visto que há a seleção artificial agindo com o intuito de obter mais indivíduos favoráveis economicamente ou por outros motivos), danos ao ambiente, e escape gênico (quando ocorre a passagem de um gene modificado em alguma espécie para outros indivíduos da mesma espécie ou de espécies diferentes).
Tecnologia do DNA Recombinante
Nesse mecanismo, as enzimas de restrição (endonucleases de restrição), que são enzimas encontradas em bactérias (procariotos), atuam como “tesouras moleculares” reconhecendo sequências de pares de bases específicas em moléculas de DNA e cortando-as nesses pontos.
Essas enzimas são altamente específicas, cada tipo de enzima reconhece e corta apenas uma determinada sequência de nucleotídeos, em geral constituída por 5 ou 6 pares de bases nitrogenadas.
Após os fragmentos serem separados, a DNA ligase é utilizada para unir os fragmentos obtidos, produzindo assim, o DNA recombinante.
Os vetores de expressão também são utilizados nesse evento, eles permitem a introdução de um ou mais genes de interesse em uma célula (organismo) alvo no qual ele(s) pode(m) se expressar. Os principais vetores são vírus e plasmídeos de bactérias e de leveduras.
Esse vídeo mostra um esquema de como ocorre o processo descrito:
Expressão Gênica
Os genes de eucariotos possuem íntrons e procariotos não. Uma solução para isso é a seguinte: a construção de um DNA a partir do mRNA já processado (após o Splicing), usando a transcriptase reversa: o cDNA. É utilizado um promotor que tenha grande atividade na célula receptora.
Essa prática possui aplicações como:
· Transgênicos e biofábricas
· Biblioteca Genômica e de cDNA: coleção de fragmentos representativos da totalidade do genoma de uma célula ou organismo. Estão presentes tanto as regiões codificantes quanto as não-codificantes.
· Terapia Gênica: inserção de genes normais, por meio de vetores adequados, nas células e tecidos que apresentam genes anômalos causadores de doenças de um indivíduo para o tratamento de uma doença; em especial, doenças hereditárias. Pode ser mais bem visualizada nesse vídeo:
· Vacinas de DNA: é a introdução em humanos dos genes responsáveis pela produção dos antígenos do patógeno para estimular o sistema de defesa.
· DNA Fingerprint: é o corte de regiões específicas dos cromossomos (com as enzimas de restrição), separação desses fragmentos por meio da eletroforese, e revelação da digital genética do indivíduo (conjunto de bandas).
Projeto Genoma Humano
Em outubro de 1990, foi oficialmente lançado o Projeto Genoma Humano. Liderado pelos EUA, um grupo de 18 países (entre eles o Brasil) inicia um dos mais ambiciosos empreendimentos na área científica de que se tem notícia. Esse projeto visa o mapeamento e sequenciamento do DNA presente nos 24 tipos de cromossomos humanos (22 autossômicos e os 2 sexuais: x e y)
Apenas 3% dos 3 bilhões de pares de bases do genoma humano correspondem a genes, os outros 97% são sequências não-codificantes que, como já vimos, não são transcritos para molécula de RNA.
Clonagem
A clonagem é a obtenção, por via de cultura, numerosas células vivas idênticas a partir de uma única célula. Entre as perspectivas da engenharia genética estão:
· Plantas resistentes a pragas e ao clima;
· Animais maiores e mais fecundos;
· Animais com órgãos semelhantes aos humanos;
· Alimento com sabor e valor nutricional alterado;
· Alimentos como vacina e medicamento;
· Prevenção do Câncer;
· Imortalidade celular;
· Eugenia (melhoramento genético) e
· Bancos de genes e terapêuticas
Há diferentes tipos de clonagem, entre eles estão:
Reprodutiva: nesse tipo de clonagem, ocorre a cópia de indivíduos; foi utilizada a seguinte técnica para clonar uma vaca:
1. São retiradas células de um pedaço de pele da orelha de Vitória (vaca clonada).
2. No laboratório, isolam-se as células e é estabelecida a linhagem. A partir dessa análise, são escolhidas as células que vão doar o núcleo para reconstruir o embrião.
3. As células isoladas são colocadas no interior de um óvulo de outra vaca, que teve o núcleo da célula previamente removido.
4. Ainda no laboratório, é realizado o processo de eletrofusão, no qual as células são transferias para uma espécie de câmara mantida em 39 graus Celsius por uma semana.
5. Os embriões que se desenvolvem nesse período são transferidos para o útero de uma vaca, chamada mãe de aluguel. No caso de Vitória, a gestação levou 293 dias e transcorreu sem problemas.
Terapêutica: nessa prática há a recuperação de tecidos ou órgãos danificados. Diferencia-se da reprodutiva ao passo que a blástula não é introduzida no útero, esta é utilizada em laboratório para a produção de células a fim de produzir tecidos ou órgãos para transplante.
Molecular: sistema de clonagem que se dá a partir da estruturação de um DNA recombinante, que se replicam quando é colocado em uma célula bacteriana. Na bactéria, além do DNA, existe também o plasmídeo, que é uma molécula de DNA circular encontrada em bactérias que podem ser utilizadas para levar DNA de um organismo para outro de uma espécie diferente. O plasmídeo é retirado da bactéria e cortado pela enzima de restrição.
Depois, um fragmento do plasmídeo, se une ao outro fragmento de DNA de um organismo diferente, que fica sujeito a outra ação de tal enzima de restrição, a enzima DNA Ligase está comprometida neste processo. Ao final deste processo, resulta-se um plasmídeo com o nome de vetor, que é inserido na célula bacteriana para se replicar.
Células-Tronco
As células-tronco são células indiferenciadas com alta capacidade de mitose, podem ser de três tipos:
· Totipotente: pode originar todos os tipos celulares (um organismo completo), está presente na mórula, é uma célula-tronco embrionária (CTE).
· Pluripotente: origina muitas tipos celulares (ectoderme, mesoderme e endoderme), contida no blastocisto, também é uma CTE.
· Multipotente: origina alguns tipos celulares, são células-tronco adultas (CTA).
Também existem as células-tronco de pluripotência induzida (IPS), que são células adultas maduras retiradas do nosso corpo ou de um animal, e que são reprogramadas para se transformar em uma célula-tronco pluripotente. Essas células são utilizadas na clonagem terapêutica.
