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CRBio 2 – Homenagem ao Dia do Biólogo 02 / 09 / 2013
A BIOTECNOLOGIA NO SÉCULO XXI
Dra. Maria Antonia Malajovich
Instituto de Tecnologia ORT do Rio de Janeiro
[email protected]
[email protected]
Biotecnologia
Saber
O conjunto de conhecimentos
que permite utilizar
seres vivos, células ou moléculas biológicas,
para produzir bens e assegurar serviços
Fazer
Microbiologia, Genética,
Bioquímica, Engenharia,
Informática, Biologia,
Medicina etc.
CIÊNCIA
TECNOLOGIA
Fermentações,
Tecnologia enzimática,
Cultivo de microrganismos e de
células (vegetais e animais),
Tecnologia do DNA, Tecnologia
de hibridomas, Clonagem,
Engenharia genética,
Bioinformática etc.
As origens
• Preparação de
alimentos e bebidas
• Cultivo de plantas e
domesticação de animais
•
Tratamento de doenças
Século XIX: a revolução industrial
• Migrações, aglomerações,
problemas sanitários, epidemias
• Novas áreas do conhecimento:
microbiologia, bioquímica,
imunologia, genética, biologia
celular, engenharia química etc.
• Percepção da ciência como uma
ferramenta para tratar os
problemas da sociedade
Século XX: os conflitos bélicos
1a Guerra Mundial Produção de acetona por fermentação
(1914 – 1918)
1919: Introdução do termo Biotecnologia (Éreky)
2a Guerra Mundial
(1939 – 1945)
Produção da penicilina
Biologia molecular
A engenharia genética
“Fragments of amplified Xenopus laevis DNA, coding for 18S and 28S ribosomal RNA
and generated by EcoRI restriction endonuclease, have been linked in vitro to the
bacterial plasmid pSCl01; and the recombinant molecular species have been
introduced into E. coli by transformation. These recombinant plasmids, containing
both eukaryotic and prokaryotic DNA, replicate stably in E. coli. RNA isolated from E.
coli minicells harboring the plasmids hybridizes to amplified X. laevis rDNA.”
Biossegurança: Asilomar (1975)
139 pesquisadores de 17 países
• Classificam os experimentos em função do
risco (alto, médio, baixo)
• Decidem não realizar experimentos de alto
risco até que sejam definidas as formas de
contenção adequadas (Moratória)
• Enfatizam a necessidade de trabalhar com
microrganismos enfraquecidos
Um ano depois, uma vez regulamentadas as
normas de trabalho; levanta-se a moratória
A tecnologia de hibridomas
A tecnologia do DNA
Os alicerces da Biotecnologia moderna
Tecnologia de hibridomas
Tecnologia do DNA
Ética
Engenharia genética
Indústria Química
Energia
Meio Ambiente
Agricultura
Pecuária
Biodiversidade
Alimentos
Saúde
Biossegurança
Bens e serviços
O domínio da tecnologia nos países em desenvolvimento
A BIOTECNOLOGIA HOJE - BRASIL
Biotecnologia: características principais
• Ser uma atividade multidisciplinar.
• Incidir em vários setores produtivos da sociedade (Indústria,
Energia, Meio Ambiente, Agricultura, Pecuária, Alimentos e
Saúde).
• Permitir a coexistência de tendências gerais (globalização)
com tendências locais (recursos naturais, estrutura política
e econômica de cada país).
• Envolver empresas de diferente porte, públicas e privadas.
A percepção pública
• Cumpre um papel importante impulsionando, regulando ou
limitando o desenvolvimento da Biotecnologia
• Exerce essa influência de forma diferente em cada um dos
setores produtivos da sociedade
• Está sujeita a lobbies e grupos de opinião que agem
mediante campanhas de marketing
Marco legal e instituições envolvidas
Biossegurança
LEI Nº 11.105, DE 24 DE MARÇO DE 2005
A Biotecnologia no Brasil – Estudo de casos
• Existe ainda dificuldade em distinguir entre atividades de
pesquisa e produtos, serviços ou tratamentos.
Exemplo: células-tronco.
• Cada caso é um caso e como tal deve ser analisado.
• O feijão resistente à vírus (EMBRAPA)
• O projeto Aedes transgênico (USP, Moscamed, Oxitec)
• Os novos biocombustíveis (Amyris)
A utilização das tecnologias mais recentes
CASO 1: FEIJÃO RESISTENTE À VÍRUS
As plantas GM no Brasil
• Quais foram aprovadas?
– Soja, milho, algodão e, recentemente, feijão
• Quais os traços?
Cada caso é um caso
– Tolerância a herbicida, resistência a insetos e a resistência a vírus
O feijão transgênico da EMBRAPA,
resistente ao vírus do mosaico dourado
http://www.estadao.com.br/noticias/impresso,feijao-transgenico-tem-venda-liberada,773227,0.htm
Os pequenos fragmentos de
RNA de fita dupla (dsRNA)
participam do processo de
regulação após a transcrição,
regulando ou impedindo a
tradução. Clivados e associados
ao complexo enzimático RISC,
os siRNA resultantes se unem a
moléculas complementares de
RNA que são eliminadas
(interferência).
PERGUNTA Podem esses pequenos fragmentos de RNA do feijão Embrapa 5.1 que
interferem na replicação do vírus, causar danos à saúde ou perturbar o
funcionamento de células humanas?
?
/
O feijão transgênico da EMBRAPA,
resistente ao vírus do mosaico dourado
RESPOSTAS
Os dsRNA estão presentes no grão, mas não foram detectados nos grãos cozidos,
mesmo quando se utilizaram ensaios de sensibilidade elevada. Animais alimentados
com o feijão GM não apresentaram nenhuma alteração.
Andrade PP, Parrott W, Roca MM. (2011). Guia para avaliação de Riscos Ambientais de Organismos Geneticamente
Modificados. ILSI Brasil, São Paulo, Brasil, 140 pp. (disponível em http://cibpt.files.wordpress.com/2012/11/guiaavaliac3a7c3a3o-risco-ambiental-ogm-2012.pdf)
Por outro lado, segundo a Food Standards Australia New Zealand, os pequenos
fragmentos de RNA estariam presentes no ambiente e em os organismos que
consumimos como alimento (plantas e animais). Havendo uma longa história de
consumo seguro anterior ao uso dessas técnicas em plantas GM, não há base
científica para considerar que os pequenos RNA presentes em alguns alimentos GM
tenham propriedades diferentes ou apresentem um risco maior que os que estão
abundantemente presentes nos alimentos convencionais.
http://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/2013/06/12/you-say-potato-i-say-double-stranded-rna
/
Parecer Técnico nº 3024/2011 - Liberação Comercial de feijoeiro geneticamente
modificado resistente ao vírus do mosaico dourado do feijoeiro (Bean golden
mosaic vírus - BGMV), evento de Embrapa 5.1 - Processo nº 01200.005161/2010-86
Nota sobre o feijão geneticamente modificado (07/2013)
O feijão geneticamente modificado pela Embrapa para a resistência
ao mosaico dourado, uma das principais doenças do feijoeiro, ainda passará por mais
testes antes de ser colocado no mercado nacional.
Os ensaios de campo para avaliação de Valor de Cultivo e Uso (VCU) – exigidos para a
inscrição da cultivar no Registro Nacional de Cultivares – RNC e os testes de
Distinguibilidade, Homogeneidade e Estabilidade (DHE), necessários ao processo de
proteção de cultivares, estão sendo realizados desde 2012. Os trabalhos estão sendo
conduzidos para que o sistema de produção do feijoeiro Embrapa 5.1 seja liberado
dentro dos padrões de qualidade garantido para comercialização.
As avaliações de biossegurança do feijão Embrapa 5.1 foram realizadas de acordo
com as recomendações da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio).
http://www.embrapa.gov.br/imprensa/posicionamento-oficial/nota-sobre-o-feijao-geneticamente-modificado
O domínio da tecnologia no contexto ambiental
CASO 2: PROJETO AEDES TRANSGÊNICO
Tecnologias limpas e sustentabilidade
Substituição de produtos e processos industriais por outros,
menos agressivos ao meio ambiente.
• Tratamentos químicos x tratamentos enzimáticos
• Combustíveis fosseis x biocombustíveis
• Plásticos x bioplásticos
• Fertilizantes químicos x fertilizantes biológicos
• Agrotóxicos x biopesticidas
Ver as aulas da Dra.Margareth Capurro em http://www.imtsp.usp.br/ensino/aulas-e-videos?id=477
A fábrica de mosquitos (BA)
Foi publicada no Diário Oficial da União (DOU / Seção 1 / Página 16, nº 128, quartafeira, 4 de julho de 2012), a decisão da Comissão Técnica Nacional de
Biossegurança (CTNBio) que autorizou o funcionamento da Unidade de Produção
do Aedes Transgênico (UPAT), inaugurada no dia 07 de julho, na Biofábrica
Moscamed Brasil (BMB).
Importância da divulgação
MOSCAMED
www.moscamed.org.br
A curto prazo haverá uma diminuição da população de Aedes
aegypti.
PERGUNTAS
?
A supressão ou diminuição da população poderá favorecer outras
espécies como o mosquito Aedes albopictus (tigre asiático)?
Qual será a evolução da patogenicidade do vírus?
Qual o risco da presença de tetraciclina no meio ambiente?
Wallace H. Genetically Modified Mosquitoes: Ongoing Concerns. Penang, Malaysia, Third World Network, 2013.
A chegada da Biologia sintética
CASO 3: OS NOVOS BIOCOMBUSTÍVEIS
DO LABORATÓRIO À INDUSTRIA
–
J. Keasling et al., Joint BioEnergy Institute (Berkeley)
Saccharomyces cerevisiae
Artemisina ou qinghaosu
(medicamento antimalárico)
Artemisia annua
Escherichia
coli
• Patente (2001)
• Amyris Biotechnology. Com o apoio da Fundação Bill e Melinda Gates e de SanofiAventis, consegue incrementar a produção (100.000 X) e diminuir 10 vezes o custo do
tratamento (menos de 1 US $).
UM DESVIO METABÓLICO PARA O FARNESENO
http://www.ethanolsummit.com.br/apresentacoes/pdf/Joel_Velasco_Amyris_Ethanol_Summit.pdf (2011)
A chegada da Biologia sintética
• Uma área que combina biologia, química e engenharia para projetar e
construir novas funções e sistemas vivos, ou para redesenhar os sistemas
vivos existentes com o propósito de torná-los mais úteis (The Royal
Society, 2008).
• Suas bases tecnológicas são a tecnologia do DNA (síntese,
sequenciamento e amplificação de DNA) e a engenharia genética.
Parecer Técnico nº 3287/2012 - Liberação Comercial de Levedura (Saccharomyces
cerevisiae) geneticamente modificada para produção de farneseno pela cepa Y5056 Processo nº 01200.003977/2011-56
Parecer Técnico nº 2281/2010 - Liberação Comercial de Levedura (Saccharomyces
cerevisiae) Geneticamente Modificada para Produção de Farneseno, Cepa Y1979 Processo nº 01200.003590/2009-85Parecer Técnico nº 2281/2010 - Liberação Comercial
de Levedura (Saccharomyces cerevisiae) Geneticamente Modificada para Produção de
Farneseno, Cepa Y1979 - Processo nº 01200.003590/2009-85
O FARNESENO RENOVÁVEL
O Biofeno ™ é um hidrocarboneto, precursor de biodiesel, de combustível de
aviação (No Compromise®) e de numerosos produtos químicos. Açúcar como
matéria-prima. Empresas subsidiárias nos Estados Unidos (sorgo sacarino) e
no Brasil (Campinas)
Uma plataforma
tecnológica inovadora
Aspectos controversos
•
Motivação das novas gerações para participar das atividades científicas (iGEM,
festivais de cinema científico, Bioart)
•
Estímulo da criatividade
•
Democratização do conhecimento
•
Sistemas construídos juntando partes e dispositivos seguros poderiam ser
inseguros?
•
Quais os riscos devidos à participação de pessoas sem treinamento adequado
(biohackers) ou mal intencionadas (biocrackers)?
•
Poder-se-ia desenvolver uma bioeconomia ilícita?
•
Quais os códigos de conduta e autorregulação das empresas que sintetizam DNA
para evitar a disseminação de material básico que possa ser utilizado para elaborar
armas biológicas ou toxinas (Casos do poliovírus e do vírus da gripe espanhola).
+
?
BIOTECNOLOGIA NO SÉCULO XXI
A IMPORTÂNCIA DA EDUCAÇÃO
Núcleo Experimental de Estudos
Ambientais (NEDEA) – desde 1994
Introdução à Tecnologia (EF2)
Clube de Ciências (EF 2) – desde 2005
Curso Técnico de Biotecnologia
(Nível Médio) – desde 1992
Oficina de Biotecnologia ambiental
CRBio2/ORT - Rio + 20 (2012)
Treinamento prático dos ganhadores da OBB
antes de sua viagem à Olimpíada Internacional
de Biologia (desde 2011)
www.ort.org.br
[email protected]
[email protected]
MUITO OBRIGADA