BIOTECNOLOGIA

HISTÓRICO
Antes dos anos 1970, o termo biotecnologia era utilizado
principalmente na indústria de processamento de alimentos e na
agroindústria. A partir daquela época, começou a ser usado por
instituições científicas do Ocidente em referência a técnicas de
laboratório desenvolvidas em pesquisa biológica, tais como
processos de DNA recombinante ou cultura de tecidos. Realmente,
o termo deveria ser empregado num sentido muito mais amplo
para descrever uma completa gama de métodos, tanto antigos
quanto modernos, usados para manipular organismos visando
atender às exigências humanas. Assim, o termo pode também ser
definido como, "a aplicação de conhecimento nativo e/ou científico
para o gerenciamento de (partes de) microorganismos, ou de
células e tecidos de organismos superiores, de forma que estes
forneçam bens e serviços para uso dos seres humanos.
BIOTECNOLOGIA
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Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos que
permite a utilização de agentes biológicos
(organismos, células, organelas, moléculas) para
obter bens ou assegurar serviços.
Biotecnologia
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Assim, é Biotecnologia o conjunto de técnicas que permite à Indústria
Farmacêutica cultivar microrganismos para produzir os antibióticos que
serão comprados na Farmácia. Como é Biotecnologia o saber que permite
cultivar células de morango para a obtenção de mudas comerciais. E
também é Biotecnologia o processo que permite o tratamento de despejos
sanitários pela ação de microorganismos em fossas sépticas. A
Biotecnologia abrange diferentes áreas do conhecimento que incluem a
ciência básica (Biologia Molecular, Microbiologia, Biologia celular, Genética,
Genômica, Embriologia etc.), a ciência aplicada (Técnicas imunológicas,
químicas e bioquímicas) e outras tecnologias (Informática, Robótica e
Controle de processos).
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A Engenharia Genética ocupa um lugar de destaque como tecnologia
inovadora, seja porque permite substituir métodos tradicionais de
produção (Hormônio de crescimento, Insulina), seja porque permite obter
produtos inteiramente novos (Organismos transgênicos). A Biotecnologia
transforma nossa vida cotidiana. O seu impacto atinge vários setores
produtivos, oferecendo novas oportunidades de emprego e inversões. Hoje
contamos com plantas resistentes a doenças, plásticos biodegradáveis,
detergentes mais eficientes, biocombustíveis, processos industriais e
agrícolas menos poluentes, métodos de biorremediação do meio ambiente
e centenas de testes diagnósticos e novos medicamentos.
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Produtos Biotecnológicos
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Setores
Bens e serviços
AgriculturaAdubo composto, pesticidas, silagem, mudas de
plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc
Alimentação Pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína
unicelular, aditivos, etc.
Química Butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc
EletrônicaBiosensores
EnergiaEtanol, biogás
Meio AmbienteRecuperação de petróleo, tratamento do lixo,
purificação da água
Pecuária Embriões
Saúde Antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos,
vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, etc.
TÉCNICA DO DNA RECOMBINANTE:
Introdução
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A Engenharia Genética ou Tecnologia do DNA Recombinante é um
conjunto de técnicas que permite aos cientistas identificar, isolar e
multiplicar genes de quaisquer organismos. Um exemplo seria o
isolamento, extração e o enxerto de gene humano para a
produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli.
Essas bactérias, contendo o gene humano, multiplicam-se quando
cultivadas em laboratórios, produzindo insulina, o que atualmente
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é realizado em grande escala
Vetores utilizados em
Engenharia Genética:
Plasmídeos
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As bactérias, em particular a Escherichia coli, constituem um dos principais
materiais biológicos empregados na Tecnologia do DNA Recombinante. Isto se
deve a vários fatores:
- ciclo de vida rápido em relação aos organismos superiores.
- cultivo de um grande número de indivíduos em um espaço pequeno
- apresenta menor número de genes em relação aos organismos superiores
- divisão celular por fissão binária.
Além do DNA cromossômico, a célula bacteriana contém pequenas moléculas
de DNA circular denominadas PLASMÍDEOS. Estes mantém uma existência
independente do cromossomo; no entanto, sua duplicação é sincronizada com
a da bactéria, garantindo assim sua transmissão para as bactérias-filhas.
Em Engenharia Genética, genes "estranhos" a bactéria podem ser incorporados
aos seus plasmídeos, e assim, tais bactérias passam a produzir as proteínas
que esses genes codificam.
Certos plasmídeos possuem genes responsáveis pela síntese de enzimas que
destroem um antibiótico antes mesmo que ele faça mal a bactéria.
Os plasmídeos portadores de genes que conferem resistência a drogas são
chamados PLASMÍDEOS R (R Resistência). Eles possuem também, genes que
permitem sua passagem de uma bactéria para outra (RTF ou Fator de
Transferência de Resistência).
Quando dois ou mais tipos de plasmídeos R estão presentes em uma mesma
bactéria, os genes de um deles pode passar para o outro. Esse mecanismo faz
com que surjam plasmídeos R muito complexos, portadores de diversos genes
para resistência a diferentes antibióticos.
Essa propriedade de genes para resistência a antibióticos passarem de uma
molécula de DNA para outra fez com que os cientistas os classificasse de
transposons ou genes saltadores.
ENZIMAS DE RESTRIÇÃO
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A base da técnica do DNA recombinante é a utilização de
enzimas de restrição. Essas enzimas são capazes de cortar
uma molécula de DNA em locais bem específicos, ou seja,
cada tipo de enzima de restrição reconhece apenas uma
certa seqüência de nucleotídeos e efetua o corte somente
ao encontrar essa seqüência na molécula de DNA.
Cada bactéria tem suas próprias enzimas de restrição e
cada enzima reconhece apenas um tipo de seqüência,
independentemente da fonte do DNA.
O esquema a seguir, explica melhor o fenômeno e
demonstra a técnica de se enxertar um pedaço de DNA
estranho (gene) num plasmídeo bacteriano. O gene a ser
enxertado pode ser obtido de animal, de planta ou ser
preparado em laboratório. Repare que tanto o plasmídeo
quanto o pedaço de DNA a ser enxertado têm que ser
submetidos à mesma enzima de restrição, que os cortará
em regiões com a mesma seqüência, de forma a
aparecerem extremidades soltas complementares que
possam se soldar. O resultado é o DNA recombinante
constituído do plasmídeo e do gene novo enxertado.
TÉCNICA DO DNA RECOMBINANTE
OGM’s E TRANSGÊNICOS
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OGM é a sigla de Organismos Geneticamente Modificados,
organismos manipulados geneticamente, de modo a
favorecer características desejadas. OGM’s possuem
alteração em trecho(s) do genoma realizada através da
tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética.
Na maior parte das vezes que se fala em Organismos
Geneticamente Modificados, estes são organismos
transgênicos. OGM’s e transgênicos não são sinônimos:
todo transgênico é um organismo geneticamente
modificado, mas nem todo OGM é um transgênico.
Um transgênico é um organismo que possui uma seqüência
de DNA, ou parte do DNA de outro organismo, pode até ser
de uma espécie diferente. Enquanto um OGM é um
organismo que foi modificado geneticamente, mas que não
recebeu nenhuma região de outro organismo. Por exemplo,
uma bactéria pode ser modificada para expressar um gene
bem mais vezes. Isso não quer dizer que ela seja uma
bactéria transgênica, mas apenas um OGM, já que não foi
necessário inserir material externo. Sempre que você insere
um DNA exógeno em um organismo esse passa a ser
transgênico.
LEGISLAÇÃO
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OGM é, segundo o art. 3º, inciso V, da Lei Federal
brasileira nº 11.105, de 24 de março de 2005,
organismo cujo material genético (DNA/RNA) tenha
sido modificado por qualquer técnica de engenharia
genética, excluídos desta classificação aqueles
organismos "resultantes de técnicas que impliquem a
introdução direta, num organismo, de material
hereditário, desde que não envolvam a utilização de
moléculas de DNA/RNA recombinante ou OGM, tais
como: fecundação in vitro, conjugação, transdução,
transformação, indução poliplóide e qualquer outro
processo natural.
Existe uma grande discórdia relativamente a este assunto,
uma vez que os seus efeitos no Homem, nos animais e na
terra ainda não são conhecidos a longo prazo. Assim,
poderão resultar irreversivelmente na poluição genética da
Vida, sem contar com o facto de os alimentos do mundo
inteiro se encontrarem nas mãos de algumas
multinacionais. A perda da soberania alimentar das
populações é, então outro dos graves problemas da
proliferação dos OGM.
APLICAÇÕES
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Em outros casos, a utilização de transgênicos é uma
abordagem para a produção de determinados compostos de
interesse comercial, medicinal ou agronômico, por
exemplo). O primeiro caso público foi a utilização da
bactéria E. coli, que foi modificada de modo a produzir
insulina humana em finais da década de 1970. Um exemplo
recente, já em 2007, foi o facto de uma equipe de
cientistas conseguir desenvolver mosquitos bobucha
resistentes ao parasita da malária, através da inserção de
um gene que previne a infecção destes insectos pelo
parasita portador da doença. Os investigadores esperam
começar os testes de campo na África Subsaariana dentro
de aproximadamente 5 anos.
No entanto, os casos mais mediáticos são os das plantas
transgênicas, que são modificadas de modo a serem mais
resistentes a pragas e doenças, por exemplo, ou a produzir
substâncias que lhes permita resistir a insectos, nemátodes
ou vírus. A utilização deste tipo de organismos tem
desencadeado, no entanto, acesas discussões acerca da sua
segurança em termos ambientais e da saúde pública.
Prevalência de culturas geneticamente
modificadas e suas polêmicas
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É estimado que a área de cultivo deste tipo de variedades esteja
com uma taxa de crescimento de 13% ao ano. A área total
plantada é já superior a 100 milhões de hectares, sendo os
principais produtores os Estados Unidos,Canadá, Brasil, Argentina,
a China e Índia. Vários países europeus, entre os quais Portugal, a
maioria dos países Sul Americanos, vários países africanos e
asiáticos e a Austrália têm cultivado também milhões de hectares
de culturas transgênicas. As culturas prevalentes são as de milho,
soja e algodão, baseadas principalmente na tecnologia Bt.
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Atualmente existe um debate bastante intenso relacionado à
inserção de alimentos geneticamente modificados (AGM) no
mercado. Alguns mercados mundiais, tais como o da Europa e do
Japão, rejeitam fortemente a entrada de alimentos com estas
características, enquanto que outros, como o Norte e SulAmericanos e o Asiático (com a excepção japonesa), têm aceito
estas variedades agronômicas
Impacto na saúde humana e
animal
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Várias informações contraditórias têm sido lançadas de
diversos setores quanto aos potenciais danos que os
organismos transgénicos possam provocar nos seus
consumidores.
Em 1998, o investigador Árpád Pusztai e a sua equipe
lançaram o pânico na Europa, ao afirmar que tinham obtido
resultados que demonstravam o efeito nefasto de batata
transgênica, quando presente na alimentação de ratos.
Quando estes resultados foram publicados verificou-se que
o referido efeito tinha sido devido ao transgene inserido
nessas batatas ser de uma lectina, que por si só tem um
efeito tóxico no desenvolvimento dos mamíferos. Estes
investigadores sofreram pesadas críticas da classe política e
da comunidade científica em geral. No entanto, ainda há
alguma controvérsia quanto à interpretação dos resultados
destes autores, opondo organizações não-governamentais a
alguns cientistas.
ALERGENICIDADE
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Algumas das críticas que os transgénicos têm recebido têm
a ver com a potencial reacção alérgica dos
animais/humanos a estes alimentos. O caso mais conhecido
foi a utilização de um gene de uma noz brasileira com vista
ao melhoramento nutricional da soja para alimentação
animal. A noz em causa era já conhecida como causadora
de alergia em determinados indivíduos. O gene utilizado
para modificação da soja tinha como função aumentar os
níveis de Metionina,um aminoácido essencial. Estudos
realizados verificaram que a capacidade alergénica da noz
tinha sido transmitida à soja, o que levou a que a empresa
responsável terminasse o desenvolvimento desta
variedade.
Mais recentemente, investigadores portugueses do Instituto
de Tecnologia Química e Biológica, do Instituto Nacional de
Saúde Doutor Ricardo Jorge, e do Instituto Superior de
Agronomia, entre outros, testaram a resposta alérgica de
diversos pacientes à alimentação com milho e soja
transgénica. Este estudo não detectou qualquer diferença
na reacção às plantas transgénicas, quando comparada
com as plantas originais.
FATORES SOCIO-ECONÔMICOS
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Grande parte das polêmicas originadas com a questão dos transgênicos
estão diretamente relacionadas a seu efeito na economia mundial. Países
atualmente bem estabelecidos economicamente e que tiveram sua
economia baseada nos avanços da chamada genética clássica, são contra
as inovações tecnológicas dos transgênicos. A Europa, por exemplo,
possui uma agricultura familiar baseada em cultivares desenvolvidos
durante séculos e que não tem condições de competir com países que
além de possuir grandes extensões de terra, poderiam agora cultivar os
transgênicos. Para além disso, localizam-se em espaço europeu muitas
das empresas produtoras de herbicidas/pesticidas, que são naturalmente
peças importantes na aceitação ou não de variedades agrícolas que
possam comprometer os seus negócios.
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É também utilizado o argumento de que o cultivo de transgênicos poderia
reduzir o problema da fome, visto que aumentaria a produtividade de
variadas culturas, nomeadamente cereais. Porém, muitos estudos,
inclusive o do ganhador do Prêmio Nobel de Economia, Amartya Sen,
revelam que o problema da fome no mundo hoje não é ligado à escassez
de alimentos ou à baixa produção, mas à injusta distribuição de alimentos
em função da baixa renda das populações pobres. Dessa forma questionase a alegação de que a biotecnologia poderia provocar uma redução no
problema da fome no mundo.
CLONAGEM
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Clonagem em Biologia é o processo de produção das
populações de indivíduos geneticamente idênticos, que
ocorre na natureza quando organismos, tais como
bactérias, insetos e plantas reproduzem-se
assexuadamente. Clonagem em Biotecnologia refere-se aos
processos usados para criar cópias de fragmentos de DNA
(Clonagem molecular), células (Clonagem Celular), ou
organismos. Mais genericamente, o termo refere-se à
produção de várias cópias de um produto, tais como os
meios digitais ou de software.
TIPOS DE CLONAGEM
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1) Clonagem natural:
A clonagem é natural em todos os seres originados a partir de reprodução assexuada
(ou seja, na qual não há participação de células sexuais), como é o caso das
bactérias, dos seres unicelulares e mesmo da relva de jardim. A clonagem natural
também pode ocorrer em mamíferos, como no tatu e nos gêmeos univitelinos. Nos
dois casos, embora haja reprodução sexuada na formação do ovo, os descendentes
idênticos têm origem a partir de um processo assexuado de divisão celular. Os
indivíduos resultantes da clonagem têm, geralmente, o mesmo genótipo, isto é, o
mesmo patrimônio genético.
2) A clonagem induzida artificialmente:
É feita a partir de um processo no qual é retirado de uma célula um núcleo, e de um
óvulo a membrana. A junção dos dois depois é colocado em uma barriga de aluguel,
ou mesmo em laboratório, para a clonagem terapêutica.A clonagem induzida
artificialmente é uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais,
ligada à pesquisa científica. Nesse caso, o termo aplica-se a uma forma de
reprodução assexuada produzida em laboratório, de forma artificial, baseada num
único património genético. A partir de uma célula-mãe, ocorre a produção de uma ou
mais células (idênticas entre si e à original), que são os clones. Os indivíduos
resultantes desse processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo
«doador», também denominado «original».
TIPOS DE CLONAGEM
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3) CLONAGEM REPRODUTIVA:
Uma das técnicas básicas usadas por cientistas é a transferência
nuclear da celula somática (SCNT). Esta técnica foi usada por
cientistas durante muitos anos, para clonar animais através de células
embrionárias.
Como o nome da técnica implica, a transferência de uma célula somática
está envolvida neste processo. Esta célula somática é introduzida, então,
numa célula retirada de um animal (ou humano), logo depois da ovulação.
Antes de introduzir a célula somática, o cientista deve remover os
cromossomos, que contêm genes e funcionam para continuar a
informação hereditária, da célula recipiente.
Após ter introduzido a célula somática, as duas células fundem.
Ocasionalmente, a célula fundida começará a tornar-se como um embrião
normal, produzindo a prole se colocado no útero de uma mãe-de-aluguel
para um desenvolvimento mais adicional.
Os problemas associados com a técnica de SCNT são o stress em ambas
as células envolvidas no processo. Isto resulta numa taxa elevada de
mortalidade de ovos recipentes. Além disso, o processo inteiro é um
consumo de tempo e de recursos, porque as partes dele requerem o
trabalho manual sob microscópio. Similar a outras técnicas, ela é também
ineficiente pois, só apróximadamente 3% dos embriões sobrevivem dado
logo após o nascimento. Como de 2004, a causa das perdas é
desconhecida
TIPOS DE CLONAGEM
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4) CLONAGEM TERAPÊUTICA:
A Clonagem Terapêutica é um procedimento cujos estágios
iniciais são identicos a clonagem para fins reprodutivos, difere no
facto do blastocisto não ser introduzido no útero. Ele é utilizado
em laboratório para a produção de células-tronco a fim de
produzir tecidos ou órgão para transplante.
 Esta técnica tem como objetivo produzir uma cópia saudável do
tecido ou do órgão de uma pessoa doente para transplante.As
células-tronco embrionárias são particularmente importantes
porque são multifuncionais, isto é, podem ser diferenciadas em
diferentes tipos de células. Podem ser utilizadas no intuito de
restaurar a função de um orgão ou tecido, transplantando novas
células para substituir as células perdidas pela doença, ou
substituir células que não funcionam adequadamente devido a
defeito genético (ex: doenças neurológicas, diabetes, problemas
cardiacos, derrames, lesões da coluna cervical e doenças
sanguíneas etc...).
 As células-tronco adultas não possuem essa capacidade de se
transformar em qualquer tecido. As células musculares vão
originar células musculares, as células do figado vao originar
células do figado, e assim por diante.
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POTENCIAIS DA CLONAGEM
HUMANA
Ao longo da evolução do tempo, foram vários os benefícios que os
cientistas acreditam que a clonagem humana tem. Aqui estão
algumas das suas ideias sobre o assunto:
 O rejuvenescimento. O Dr. Richard Seed, um dos principais
propulsores da clonagem humana, sugere que um dia, poderá vir
a ser possível inverter o processo do envelhecimento devido à
aprendizagem que nos é fornecida através do processo de
clonagem.
 A tecnologia humana da clonagem podia ser usada para inverter
os ataques cardíacos. Os cientistas afirmam que conseguirão
tratar vítimas de ataques cardíacos através da clonagem das suas
células saudáveis do coração, e injectando-as nas áreas do
coração que foram danificadas. As doenças cardiovasculares são a
maior causa de morte em grande parte dos países
industrializados;
 Casos de infertilidade. Com a clonagem, os casais infertéis
poderiam ter filhos. Uma estimativa é que os tratamentos atuais
de infertilidade são menos de 10 por cento bem sucedidos. Os
casais passam por um sofrimento psíquico e emocional muito
grande, para uma possibilidade remota de ter filhos. Muitos
perdem o seu tempo e dinheiro sem sucesso. A clonagem humana
torna possível fazer com que muitos casais inférteis consigam ter
filhos.
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POTENCIAIS DA CLONAGEM
HUMANA
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Problemas no fígado e nos rins. Poderá ser possível clonar
fígados humanos para transplante dos mesmos;
A Leucemia. Este espera-se ser um dos primeiros benefícios
a vir desta tecnologia.
Ferimento da coluna vertebral. Aprenderemos a fazer
crescer, outra vez, os nervos ou a parte posterior da coluna
vertebral, quando magoada. Tetraplégicos poderão sair das
suas cadeiras de rodas e voltar a andar.
Testar algumas doenças genéticas. A clonagem pode ser
usada para testar, e talvez curar, doenças genéticas.
RISCOS
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A possibilidade de comprometer a individualidade;
A perda de variabilidade genética;
Envelhecimento precoce;
Grande número de anomalias;
Lesões hepáticas, tumores, baixa imunidade;
Um mercado negro de fetos pode surgir, de doadores ‘’desejáveis’’ que
queiram clonar-se a eles próprios, como estrelas de cinema, atletas entre
outros;
A tecnologia não está ainda bem desenvolvida, tendo uma baixa taxa de
fertilidade (para clonar a Dolly foram precisos 277 ovos, 30 começaram a
dividir-se, 9 induziram a gravidez e apenas 1 sobreviveu);
Os clones poderão ser alvo de discriminação por parte da sociedade;
Os clones poderão estar sujeitos a problemas psicológicos desconhecidos,
com impacto na família e na sociedade.
Esta temática da clonagem poderá contribuir, de certa forma, para o
aumento da população mundial, o que significa que, se a clonagem
começar a ser realizada, os recursos naturais poderão começar a esgotarse ainda mais rapidamente, pois as pessoas serão em maior número e os
recursos manter-se-ão ou diminuirão de quantidade.
CLONAGEM DA OVELHA DOLLY
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Os clones não chamaram muita atenção durante anos, pois
a clonagem se restringia principalmente a plantas e
protozoários. Porém em 1996, um anúncio marcou a
história da genética. O escocês Ian Wilmut, do Instituto
Roslin, de Edimburgo, com a colaboração da empresa de
biotecnologia PPL Therapeutics conseguiram a proeza de
mostrar que era possível a partir de uma célula somática
diferenciada clonar um mamífero, tratava-se de uma ovelha
da raça Finn Dorset chamada de Dolly.
ESQUEMA DA
CLONAGEM:OVELHA DOLLY
ANÁLISE DE DNA
EX:PATERNIDADE
A metodologia empregada visa a identificação do DNA. O conjunto
de moléculas de DNA compõe os cromossomos, que estão
localizados nos núcleos das células e arranjados aos pares. A
espécie humana possui 46 cromossomos, sendo uma metade
deles de origem materna, e a outra, de origem paterna. Cada
cromossomo é composto por moléculas de DNA dispostas em
seqüência única para cada indivíduo.
 O DNA é extraído das células (utilizando-se o sangue, por
exemplo), O passo seguinte, é decisivo, é a colocação das sondas
radioativas de DNA que ligam-se às regiões preferenciais,
posteriormente reveladas através de filmes de Raio X. O aspecto
final é o de uma seqüência de faixas (bandas), que compõem uma
impressão digital do DNA para cada pessoa. Através do método,
pode-se selecionar regiões preferenciais da molécula de DNA e
verificar qual é a origem dos seus componentes. Se materna ou
paterna".
 Para a verificação de paternidade, são analisados os materiais da
mãe, do filho e do suposto pai. "Primeiramente, todas as faixas
(bandas) da mãe, com correspondência no filho, são identificadas
e marcadas. As faixas restantes necessariamente têm de ter
correspondência com as de origem paterna. No caso de haver a
presença, na criança, das bandas resultantes do material genético
do suposto pai, considera-se este como verdadeiro pai biológico. A
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TESTE DE PATERNIDADE