Exercícios: As aplicações da biotecnologia

Cite duas aplicações da biotecnologia no campo da saúde e explique sucintamente em que consiste cada uma.

Nas estações de tratamento de esgoto (ETE) atuam bactérias e outros microrganismos. Explique que papel desempenham no tratamento da água.

O que é a terapia gênica? Apresente um exemplo de doença que se procure tratar com essa estratégia e explique o princípio de funcionamento dela.

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.

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.

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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.