Manipulação Genética 

Introdução

É pouco provável que o Homem tenha surgido por geração espontânea (teoria Aristotélica), ou a partir de um piolho, pela magia do Deus P'an Ku (mito chinês). Esta improbabilidade é assegurada pela quase certeza de que a evolução da vida na Terra se deu à 4 mil milhões de anos, a partir de um caldo orgânico, de onde surgiu o ácido desoxirribonucleico (ADN) - molécula molde da vida, com capacidade de se multiplicar. 

 

 Engenharia Genética

 Engenharia Genética é o termo utilizado para descrever algumas técnicas modernas que têm vindo a revolucionar o campo da Biotecnologia. Consiste num conjunto de técnicas e ferramentas que permite identificar, isolar, manipular e multiplicar os genes de organismos vivos. Estas técnicas incluem a cultura de células, o uso de isótopos radioactivos, a clonagem molecular, a tecnologia do ADN (ácido desoxirribonucleico) recombinante e o aperfeiçoamento das técnicas de obtenção, purificação e manipulação de enzimas. O objectivo é introduzir novas características ou atributos fisiológicos ou físicos em seres vivos, como por exemplo, tornar uma planta resistente a um herbicida.
Deve ter-se em conta que isto não é Engenharia no sentido convencional. O termo Engenharia geralmente implica um total conhecimento dos resultados de uma dada intervenção. Contudo, há muitos exemplos de alterações de sequências de ADN num organismo que levam a alterações sistémicas muitas vezes inesperadas.

Técnicas

Seguidamente são apresentadas as técnicas fundamentais pertencentes ao domínio da Engenharia Genética. São elas a técnica do DNA recombinante (rDNA), a técnica do DNA complementar (cDNA), que se inclui na técnica do DNA recombinante, a técnica da Reacção de Polimerização em Cadeia (PCR) e a tecnologia das Impressões Digitais Genéticas ou DNA fingerprinting.

DNA recombinante (rDNA)


Esta tecnologia tem como objectivo produzir moléculas de DNA a partir da combinação de genes com proveniências diferentes.
Primeiramente, é necessário obter os genes para o enxerto. Existem três formas fundamentais de obtenção destes genes:
1. Criar-se uma biblioteca de genes ou banco genómico, que consiste numa colecção de um grande número de fragmentos de DNA do genoma que são armazenados em vectores (de que falaremos adiante) para posteriores utilizações;

 

 

 

2. Fabricar-se o gene em laboratório a partir de RNA mensageiro (mRNA) (técnica do DNA complementar de que se falará posteriormente);
3. Sintetizar-se o gene, nucleótido por nucleótido, na sequência desejada. Isto é feito normalmente para genes que codificam polipéptidos ou proteínas de pequeno tamanho. Para executar esta técnica basta conhecer a sequência de aminoácidos da proteína desejada e, com base no conhecimento do código genético, construir a sequência de nucleótidos que corresponde exactamente à sequência de aminoácidos da proteína.

Depois de se obter o gene de interesse, é necessário que enzimas de restrição cortem o DNA em fragmentos manipuláveis que contêm o gene específico pretendido. Estas enzimas, também conhecidas como endonucleases, são enzimas que clivam a molécula de DNA por hidrólise através do reconhecimento de sequências nucleotídicas específicas. Ocorrem naturalmente em bactérias (o DNA bacteriano está protegido da actividade das enzimas de restrição), protegendo-as dos ataques dos vírus, uma vez que reconhecem e cortam sequências específicas do DNA viral, inactivando-o. Contudo, actualmente, estas enzimas são produzidas por empresas de biotecnologia e são uma das ferramentas básicas em Biologia Molecular e Engenharia Genética.
Após a clivagem, formam-se fragmentos de DNA, em dupla hélice, mas com uma pequena extensão em cadeia simples em cada extremidade (extremidades coesivas). Estes pedaços de DNA designam-se fragmentos de restrição.

Os fragmentos de DNA que contêm os genes de interesse são, depois, incorporados numa entidade constituída por DNA capaz de transportar o fragmento de DNA para uma célula. Estas entidades designam-se vectores. Os bacteriófagos, vírus que atacam as bactérias, podem ser usados como vectores. Muitas bactérias, para além da cadeia de DNA principal, possuem cadeias de DNA livres e de forma circular, os plasmídeos, cujos genes, geralmente, não são essenciais à sobrevivência da bactéria, podendo ser retirados e usados também como vectores. Os plasmídeos podem replicar-se independentemente da molécula de DNA principal e podem também fundir-se com ela. Para além destes vectores mais conhecidos, são usados ainda os lipossomas. Estes são, no essencial, esferas formadas por camadas bilipídicas preenchidas com DNA. Fundem-se espontaneamente com a membrana celular, libertando o seu conteúdo no citoplasma. Estes vectores apresentam, contudo, pouca eficiência.

Desta forma, a mesma enzima de restrição que actuou no DNA com o gene de interesse, actua agora sobre o vector, cortando a cadeia de DNA deste em zonas específicas, expondo uma sequência nucleotídica complementar.
As extremidades coesivas do fragmento ligam-se, então, à cadeia exposta de DNA do vector, estabelecendo-se ligações de hidrogénio entre bases complementares. A enzima DNA ligase promove a formação de ligações fosfodiéster entre as extremidades coesivas de cada uma das moléculas de DNA.
Desta forma, é produzida uma molécula híbrida estável, o DNA recombinante.


 

Uma vez preparados os vectores é necessário inseri-los em células bacterianas. Assim, os vectores são postos em contacto com estas células, contudo, apenas algumas bactérias conseguem absorver o DNA novo, sendo necessário agora, seleccionar as bactérias que realmente incorporaram o DNA recombinante. Por exemplo, para facilitar a identificação das bactérias que incorporaram o DNA recombinante, os pesquisadores escolhem plasmídeos que possuem genes que conferem resistência a determinado antibiótico. Estes plasmídeos são colocados em contacto com bactérias sensíveis ao antibiótico, sendo que algumas destas os incorporam. Para seleccionar as bactérias que incorporaram o plasmídeo basta adicionar o antibiótico ao meio de cultivo. Todas as bactérias sem o plasmídeo morrem, restando somente as que possuem o plasmídeo com o gene para resistência ao antibiótico. Estas bactérias reproduzem-se e todos os clones resultantes possuirão o plasmídeo com o gene novo.


 

 

 Assim, esta técnica permite, por exemplo, introduzir porções de DNA provenientes de vários organismos num microrganismo, que, em condições favoráveis, permite a produção de inúmeras cópias do gene (que poderão ser armazenadas nas bibliotecas de genes) ou da proteína codificada por este.
Resta falar, então, das mais-valias desta tecnologia, dando alguns exemplos das suas aplicações:

- Investigação fundamental – esta técnica permite isolar genes de organismos complexos e estudar as suas funções a nível molecular.

- Obtenção de organismos geneticamente modificados (OGM). Os OGM ou transgénicos são organismos cujo genoma foi manipulado, apresentando diferenças relativamente à sua constituição original. Esta manipulação permite:

 

- Produção de alimentos em maior quantidade e qualidade;

- Produção de grandes quantidades de substâncias com aplicação farmacêutica ou médica;

- Produção de substâncias com aplicação industrial;

- Biorremediação;

- Tratamento de doenças.

 

• DNA complementar (cDNA)
O DNA complementar (cDNA) é um outro processo através do qual se podem conseguir bibliotecas de genes e é utilizado, na maior parte das vezes, como um auxiliar da técnica do DNA recombinante. O cDNA é obtido a partir do mRNA maturado (que já sofreu processamento e que, portanto, não possui intrões) por complementaridade de bases. Esta transcrição em sentido inverso é conseguida através da acção da enzima viral denominada transcriptase reversa. Assim, o mRNA funciona como molde para a síntese de uma cadeia de DNA. Após a formação da cadeia de DNA, a enzima DNA polimerase actua, formando, por complementaridade, a outra cadeia de DNA a partir dos nucleótidos presentes no meio, constituindo-se uma molécula estável. 

  

 

• Reacção de Polimerização em Cadeia (Polymerase Chain Reaction - PCR
Este é um método muito sensível de análise e, por isso, é realizado com muito cuidado para evitar contaminações que possam inviabilizar ou falsear o resultado. Em primeiro lugar, deve-se extrair o material genético da célula com interesse sem o danificar. Depois de extraído o DNA, é-lhe adicionada uma mistura que contém nucleótidos (adenina, timina, guanina e citosina), primers e a enzima DNA polimerase. Toda esta mistura é colocada na máquina de PCR, o termo-ciclador, que efectua ciclos de temperatura preestabelecidos com tempos exactos.
Na primeira etapa do ciclo a temperatura é elevada a 94ºC por pouco tempo para que haja a separação da dupla cadeia de DNA a amplificar. Na segunda etapa a temperatura desce para próximo dos 60ºC para que os iniciadores, segmentos de DNA em cadeia simples e geralmente constituídos por 15 a 30 nucleótidos, obtidos por síntese química, se emparelhem com o DNA. Para amplificar uma determinada região são necessários dois iniciadores complementares das sequências que se encontram no início do fragmento de DNA a amplificar, nos seus terminais 3´, de modo a permitir a actuação da DNA polimerase durante a síntese da cadeia complementar. Na última etapa do ciclo, a temperatura é elevada a 72ºC para que a DNA polimerase possa actuar, sintetizando a nova molécula a partir de cada uma das duas cadeias simples constituintes do DNA a amplificar.
De seguida, inicia-se um novo ciclo. Normalmente são realizados de 25 a 30 ciclos para cada reacção, resultando num número de cópias igual a 2nº de ciclos.

 

 Bioética

 

Definição de Bioética: termo de recente criação (E.U.A., anos 60) e usado ora com o significado amplo sugerido pela etimologia – área das questões éticas relacionadas com a vida -, ora em sentidos mais restritos, como o das aplicações da biologia e da medicina à vida humana.

 

   

Manipulação Genética

  • Consequências Imprevisíveis
    Sendo a manipulação genética humana uma actividade demasiado recente é natural que suscite desconfiança, que nos leve a perguntar: até que ponto o Homem conhece as técnicas que usa? Esta é, de facto, uma questão lícita e podemos apoiá-la com o argumento de que uma técnica com possíveis implicações nefastas para o ser humano estar a ser utilizada relativamente “às escuras”: quem nos garante que o lado negro da selecção genética só nos seja revelado nas futuras gerações? Até que ponto o Homem-Mãe-Natureza pode modificar este caos que esconde a vida e um padrão que ainda não somos capazes de decifrar?
    Estamos então na idade média da manipulação genética e os cientistas são os actuais cruzados.
  • Integridade Biológica
    No tema “integridade biológica” a grande questão que se levanta é: teremos o direito de alterar o património genético que foi transmitido de geração em geração? E prende-se com questões culturais, religiosas e éticas. Desta forma mexe com aquilo que de mais íntimo há em cada qual. Lidamos portanto com um grande tabu que aos poucos se tem vindo a desvanecer em grande parte devido à acção catalisadora de consciências empreendida pela ciência. Como tal, actualmente a maioria das pessoas reconhece ser aceitável a manipulação de genes em casos de perigo para a vida do feto e de tratamento de doenças que possam surgir numa fase ulterior da vida do recém-nascido.
  • O Negócio da Vida
    Algo verdadeiramente preocupante é aquilo a que chamamos o negócio da vida, ou seja, a forma como os grandes laboratórios lucram com a manipulação genética, similarmente ao que se verifica em África com exploração da miséria alheia por parte das farmacêuticas. Os laboratórios que lidam com os genes encaixam somas astronómicas de dinheiro nas operações realizadas. Podemos por isso afirmar que a vida e a sua manutenção é cada vez mais um negócio lucrativo, um novo ovo de Colombo.

Doenças Genéticas

Os genes são a informação bioquímica herdada dos nossos pais no momento da concepção, como aliás anteriormente referi. Determinam a nossa constituição biológica. São eles que nos tornam parecidos com os nossos progenitores e controlam o nosso crescimento e a nossa aparência. Também determinam a nossa resistência a determinadas doenças assim como a predisposição que possuímos em relação a outras. As chamadas doenças genéticas.