A mesma caixa de ferramentas — PCR, enzimas de restrição, clonagem, CRISPR — serve hoje para fabricar insulina, proteger o milho de pragas, limpar vazamentos de petróleo, identificar uma pessoa a partir de uma gota de sangue e, no limite mais discutido, pensar em corrigir doenças hereditárias antes de o embrião nascer. Para cada aplicação, você vai aprender a avaliar três coisas: as potencialidades científicas, as limitações tecnológicas e as questões bioéticas.
Terapia gênica e vacinas de RNAm
Há crianças que nascem com imunodeficiência combinada grave, sem defesas, e que durante anos tiveram de viver em ambientes estéreis. Hoje, em alguns casos, introduz-se uma cópia funcional do gene em falta nos linfócitos da própria criança, que são depois devolvidos ao organismo. Como se podem usar ácidos nucleicos, não apenas para estudar uma doença, mas como medicamento dentro das células humanas?
Pratica★☆☆Por começar
Cite duas aplicações da biotecnologia no campo da saúde e explique sucintamente em que consiste cada uma.
Cite duas aplicações da biotecnologia no campo da saúde e explique sucintamente em que consiste cada uma.
Durante o desenvolvimento de uma vacina de RNAm contra um vírus patogênico com envelope, a equipe de pesquisa deve superar vários obstáculos fisiológicos e celulares: a)…
Durante o desenvolvimento de uma vacina de RNAm contra um vírus patogênico com envelope, a equipe de pesquisa deve superar vários obstáculos fisiológicos e celulares:
a) Se RNAm livre fosse injetado diretamente na corrente sanguínea, ele seria degradado em questão de minutos e se revelaria incapaz de atravessar a membrana plasmática. Justifique quais barreiras biológicas (moleculares e eletrostáticas) impedem a sua entrada e explique como o encapsulamento em nanopartículas lipídicas resolve esse problema.
b) Uma vez no citosol das células do hospedeiro, descreva qual organela traduz o RNAm e refute a afirmação errônea de que "as vacinas de RNAm podem modificar permanentemente o genoma do paciente", apresentando dois argumentos biológicos baseados no fluxo da informação genética e na compartimentação celular.
c) Compare a segurança dessa vacina com a de uma vacina clássica de vírus atenuados em uma pessoa com imunodeficiência grave: preveja qual risco de reversão ou replicação patogênica a vacina atenuada apresenta que não existe de forma alguma com a vacina de RNAm e justifique o seu raciocínio.
Avalie também esta aplicação. Potencialidades: insulina humana em grande quantidade e sem reações alérgicas ao produto animal. Limitações: exige biorreatores, purificação rigorosa e tem custos elevados. Questões bioéticas: acesso desigual ao tratamento e patentes sobre os microrganismos e os processos.
Pratica★★☆Por começar
O esquema sintetiza, em quatro etapas numeradas, o processo atual de obtenção da insulina humana. Explique o que ocorre em cada etapa e justifique que vantagens este…
O esquema sintetiza, em quatro etapas numeradas, o processo atual de obtenção da insulina humana. Explique o que ocorre em cada etapa e justifique que vantagens este método apresenta em comparação com a extração de insulina a partir do pâncreas de porcos ou bovinos.
Todos os anos, a lagarta-do-cartucho ataca as folhas e o cartucho do milho e estraga lavouras inteiras, a menos que se pulverizem repetidamente inseticidas químicos que prejudicam outros insetos e o solo. Será possível dar à própria planta uma defesa permanente, aproveitando a capacidade defensiva de outro ser vivo?
Limitações tecnológicas e questões bioéticas: a transferência do gene não é totalmente controlada, pode haver fluxo de genes para variedades não modificadas, e discutem-se a rotulagem, a segurança alimentar a longo prazo e o direito de escolha dos consumidores e agricultores. No Brasil, a CTNBio avalia a biossegurança dos OGM, conforme a Lei de Biossegurança (Lei 11.105/2005), e os alimentos com ingredientes transgênicos levam na embalagem o símbolo «T» em um triângulo amarelo. Soja e milho transgênicos são amplamente cultivados no país.
Pratica★★☆Por começar
O milho Bt incorpora um gene da bactéria Bacillus thuringiensis que codifica uma toxina inseticida. Apresente duas vantagens deste cultivo transgênico e dois riscos ou…
O milho Bt incorpora um gene da bactéria Bacillus thuringiensis que codifica uma toxina inseticida. Apresente duas vantagens deste cultivo transgênico e dois riscos ou críticas que lhe são apontados.
Também aqui se pesa o critério das três dimensões. Potencialidades: descontaminar sem remover mecanicamente o poluente. Limitações: processo lento, dependente do oxigênio, dos nutrientes e da temperatura. Questões bioéticas: o risco de liberar no ambiente microrganismos geneticamente modificados.
Pratica★☆☆Por começar
Nas estações de tratamento de esgoto (ETE) atuam bactérias e outros microrganismos. Explique que papel desempenham no tratamento da água.
Nas estações de tratamento de esgoto (ETE) atuam bactérias e outros microrganismos. Explique que papel desempenham no tratamento da água.
A biorremediação recorre a microrganismos para descontaminar derramamentos de hidrocarbonetos. Explique em que consiste esta técnica e quais condições precisam estar…
A biorremediação recorre a microrganismos para descontaminar derramamentos de hidrocarbonetos. Explique em que consiste esta técnica e quais condições precisam estar reunidas para que os microrganismos degradem o poluente com eficácia.
Na cena de um assalto, só resta uma minúscula mancha de saliva seca na borda de um copo, com uns poucos picogramas de material biológico. Como uma quantidade quase impossível de detectar de DNA pode se transformar em uma prova que distingue uma única pessoa entre bilhões?
Edição de embriões: o debate bioético
O sistema CRISPR/Cas9 tem dois elementos: o RNA guia, que se pareia com a sequência de DNA alvo, e a nuclease Cas9, que corta o DNA nesse local. Depois, a célula repara o corte, o que permite inativar ou corrigir o gene. Em uma doença autossômica dominante como a de Huntington, bastaria corrigir o alelo mutante. Mas há dois problemas técnicos: nos cortes fora do alvo (off-target), a Cas9 corta um local parecido com o alvo e pode causar mutações novas; no mosaicismo, a edição ocorre depois da primeira divisão do zigoto e só parte das células do embrião é corrigida.
O CRISPR/Cas9 permitiria, em teoria, corrigir mutações responsáveis por doenças hereditárias graves num embrião humano antes de este se desenvolver. A maioria dos países o proíbe na prática clínica; no Brasil, a Lei de Biossegurança (Lei 11.105/2005) proíbe a engenharia genética em células germinativas, zigotos e embriões humanos. A razão é que a alteração passaria para toda a descendência, os efeitos a longo prazo não estão garantidos (cortes fora do alvo, mosaicismo) e abre-se a porta a usos não terapêuticos, como escolher características. Como em qualquer aplicação, avaliam-se as potencialidades (evitar doenças graves), limitações (erros, mosaicismo) e questões bioéticas (consentimento das gerações futuras, desigualdade de acesso).
Pratica★★★Por começar
Um consórcio biomédico propõe aplicar a tecnologia CRISPR/Cas9 em zigotos humanos viáveis para corrigir uma mutação autossômica dominante responsável pela doença de…
Um consórcio biomédico propõe aplicar a tecnologia CRISPR/Cas9 em zigotos humanos viáveis para corrigir uma mutação autossômica dominante responsável pela doença de Huntington antes de implantar o embrião.
a) Descreva os dois elementos moleculares indispensáveis do sistema CRISPR/Cas9 que devem ser microinjetados no zigoto e explique como atuam coordenadamente para reconhecer e cortar com precisão a sequência de DNA alvo.
b) Nos ensaios experimentais detectam-se dois grandes problemas técnicos: cortes fora do alvo (efeitos off-target) e mosaicismo genético (algumas células do blastocisto apresentam a edição e outras conservam o alelo original sem editar). Justifique em nível molecular e do desenvolvimento embrionário por que surge o mosaicismo e preveja que consequências para a saúde traria no indivíduo nascido.
c) Distinga com precisão entre edição gênica somática e edição gênica da linha germinativa. Justifique cientificamente por que a modificação da linha germinativa em embriões suscita uma rejeição ética e legal muito maior na comunidade internacional do que a terapia gênica aplicada a células somáticas de um paciente adulto.
Para resolver uma situação nova, identifique a modificação molecular, a célula envolvida, a função dela e uma limitação. Uma aplicação não se explica apenas nomeando uma técnica.
Como se defende o organismo
A defesa não específica atua da mesma forma contra qualquer agente patogênico: as barreiras externas (pele, mucosas, muco, lágrimas, pH ácido do estômago), a fagocitose feita por macrófagos e neutrófilos, a inflamação (que recruta mais células de defesa para o local) e a febre. É rápida, mas não deixa memória.
A defesa específica reconhece um antígeno concreto. Os linfócitos B originam plasmócitos que produzem anticorpos (imunidade humoral); os linfócitos T destroem células infetadas ou anómalas (imunidade celular). Parte destes linfócitos transforma-se em células de memória, que permitem uma segunda resposta mais rápida e intensa. É esse princípio que as vacinas aproveitam, como as de RNAm. No Brasil, o PNI oferece vacinas gratuitas pelo SUS.
Vamos praticar! 3 exercícios de nível médio neste tema