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Universidade de Brasília - UnBMatéria: Genética Básica – Turma EProfessora: Zulmira LacavaAlunas: Ana Carolina Macedo Lima – 09/0042395
Ariane Mugnano Castelo Branco – 09/0003501 Caroline Cardoso Mendes Souza – 09/0004485
Clarisse Danielli Silva Albergaria – 09/0022807 Jéssica Lucena de Oliveira – 09/0008057 Laryssa Ribeiro Braga Brito – 09/0027710
Terapia Gênica“No momento que o mundo está ameaçado pelo ressurgimento de doenças infecciosas,
que a vacina contra a AIDS permanece improvável, que o câncer mata cada vez mais, a esperança reside na medicina molecular. Ela começa a cumprir suas promessas.”
Brasília - DF, Julho de 2010.
Introdução
As modernas técnicas da biotecnologia, em particular a engenharia genética, têm
apresentado novas possibilidades, como a terapia gênica. À medida que avançam os
estudos na engenharia genética e nos mecanismos que estimulam o funcionamento do
sistema imunológico, melhores versões e usos da terapia gênica tendem a surgir.
A terapia gênica promete ser uma área fértil de pesquisas científica e clínica que
poderá representar uma mudança de paradigma da medicina, com importantes
repercussões para a sociedade. Ela é a esperança de tratamento para um grande número
de doenças até hoje consideradas incuráveis por métodos convencionais, das
hereditárias e degenerativas às diversas formas de câncer e doenças infeccionais.
O futuro está apenas começando!
Terapia gênica
Terapia gênica é o tratamento de doenças baseado na transferência de material
genético. Em sua forma mais simples, a terapia gênica consiste na inserção de genes
funcionais em células com genes defeituosos, para substituir ou complementar esses
genes causadores de doenças. As tentativas clínicas de terapia gênica atualmente em
curso são para o tratamento de doenças adquiridas, como AIDS, neoplasias malignas e
doenças cardiovasculares, e para doenças hereditárias. Em alguns protocolos, a
tecnologia da transferência gênica vem sendo usada para alterar fenotipicamente uma
célula de tal modo a torná-la antigênica e assim desencadear uma resposta imunitária.
De maneira análoga, um gene estranho pode ser inserido em uma célula para servir
como um marcador genotípico ou fenotípico, que pode ser usado tanto em protocolos de
marcação gênica quanto na própria terapia gênica.
O panorama atual indica que a terapia gênica não se limita às possibilidades de
substituir ou corrigir genes defeituosos, ou eliminar seletivamente células marcadas. Um
espectro terapêutico muito mais amplo se apresenta à medida em que novos sistemas
são desenvolvidos para permitir a liberação de proteínas terapêuticas, tais como
hormônios, citocinas, anticorpos, antígenos ou novas proteínas recombinantes.
Histórico
A possibilidade de transferir informação genética de um organismo para outro,
que constitui o fundamento da terapia gênica, é conhecida, em bactérias, desde 1944, a
partir da clássica experiência de Avery, McLeod e McCarty. Nas décadas de 60 e 70, a
idéia de transferir genes para curar doenças em humanos tornou-se mais próxima da
realidade: desenvolveram-se linhas de células geneticamente marcadas; compreendeu-se
o mecanismo de transformação celular em mamíferos pelos vírus polioma e SV40 e,
posteriormente, criaram-se as técnicas de DNA recombinante permitindo, assim, a
primeira tentativa de transferência gênica em organismos complexos.
Na década de 80, avanços na biologia molecular já permitiam que os genes
humanos fossem seqüenciados e clonados. Cientistas que procuravam por um método
para facilitar a produção de proteínas — tais como insulina — pesquisaram a introdução
de genes humanos no DNA de bactérias. As bactérias geneticamente modificadas
passaram, então, a produzir a proteína correspondente, que podia ser recolhida e
injetada em pessoas que não a podiam produzir naturalmente.
Em 14 de setembro de 1990 pesquisadores do National Institutes of Health, nos
Estados Unidos, realizaram a primeira terapia gênica autorizada em Ashanti DeSilva, de
4 anos de idade. Nascida com uma rara doença genética chamada Imunodeficiência
Combinada Grave, ela não tinha um sistema imunológico saudável, e era vulnerável a
todos os germes com que tivesse contato. Crianças com essa doença geralmente
desenvolvem muitas infecções e raramente sobrevivem à idade adulta.
Na terapia genética realizada em Ashanti, os médicos recolheram glóbulos
brancos do corpo da criança, e cultivaram as células em laboratório. No segundo
momento, inseriram o gene que faltava nas células e reintroduziram os glóbulos brancos
geneticamente modificados na corrente sangüínea da paciente. Exames de laboratório
mostraram que a terapia fortaleceu o sistema imunológico de Ashanti; ela parou de
contrair resfriados recorrentes e pôde voltar a freqüentar a escola. Esse procedimento
não a curou; os glóbulos brancos tratados geneticamente só funcionaram por poucos
meses, e o processo teve de ser freqüentemente repetido.
Embora essa explicação simplificada de terapia genética possa soar como um
final feliz, é apenas um capítulo inicial otimista numa longa história. O percurso até a
primeira terapia gênica autorizada foi conturbado e cheio de controvérsia. A biologia da
terapia genética em humanos é muito complexa, e há ainda muitas técnicas que
precisam ser desenvolvidas e doenças que precisam ser entendidas de maneira mais
completa antes que a terapia genética possa ser usada apropriadamente.
Os avanços significativos da genética humana nas ultimas décadas propiciaram
um grande impacto na medicina clínica. O conhecimento da intimidade dos 46
cromossomos humanos e dos genes, estruturas complexas que carregam todo o conjunto
de informações que particularizam cada indivíduo, faz com que cada vez mais a
genética faça parte dos consultórios médicos.
Tipos de terapia gênica
Teoricamente é possível transformar tanto células somáticas (a maior parte de
células do corpo) quanto células germinativas (espermatozóides, óvulos, e suas células-
tronco precursoras).
Terapia genética somática é o tipo mais comum de Terapia Genética com
segmentação de genes anormais ou ausentes que irá resultar no tratamento de um único
paciente sem alterar sua genética hereditária.
Terapia gênica da linha germinal ocorre no nível primário do ovo e esperma.
Consiste em adicionar ou remover DNA que tem efeito sobre doenças hereditárias ou
simplesmente mudar o DNA para as gerações futuras.
Todas as terapias genéticas realizadas até agora em humanos foram dirigidas a
células somáticas, enquanto a engenharia de células germinativas continua altamente
controversa. Para que os genes introduzidos sejam transmitidos normalmente para a
descendência, é necessário não apenas que sejam inseridos na célula, mas também que
sejam incorporadas aos cromossomos por recombinação genética.
A terapia genética com genes somáticos pode ser dividida em duas grandes
categorias: ex vivo (em que as células são modificadas fora do corpo e, então,
transplantadas novamente para o paciente) e in vivo (em que os genes são modificados
nas células ainda dentro do corpo). Abordagens in vivo baseadas em recombinação são
especialmente incomuns.
Como funciona?
Na maioria dos estudos a respeito de terapia genética, um gene "normal" é
inserido no genoma para substituir um gene "anômalo" causador de doença. Uma
molécula transportadora, chamada vetor, precisa ser usada para se enviar o gene
terapêutico para as células-alvo do paciente. As formas de transferência deste vetor
contendo o gene são muito variadas. Em primeiro lugar, é importante definir se é mais
apropriado introduzir o gene diretamente no organismo (in vivo) ou se,
alternativamente, células serão retiradas do indivíduo, modificadas e depois
reintroduzidas (ex vivo). Algumas das formas de transferência utilizam vírus, dos quais
os principais são os retrovírus, os adenovírus e os vírus adeno-associados. Outras
formas de transferência incluem a injeção direta do gene no organismo, bem como
métodos utilizando princípios físicos (biolística, eletroporação) ou químicos
(lipofecção). Atualmente, o vetor mais comum é um vírus que foi geneticamente
alterado para transportar DNA humano normal. Vírus evoluíram de forma a encapsular
e transportar seus genes para células humanas, causando doenças. Cientistas tentaram
aproveitar essa capacidade e manipular o genoma dos vírus, removendo os genes
causadores de doença e inserindo genes terapêuticos.
Células-alvo, tais como células do fígado ou dos pulmões do paciente, são
infectadas com o vetor. O vetor, então, descarrega seu material genético, contendo o
gene terapêutico humano, na célula-alvo. A produção de proteínas funcionais pelos
genes terapêuticos restaura as células-alvo a um estado de normalidade. A avaliação do
sucesso do procedimento envolve a análise da manutenção de expressão do gene nas
células transformadas e a correção da doença.
Terapia gênica usando um retrovírus como vetor.
Métodos
Existe uma variedade de métodos diferentes para substituir ou reparar os genes
focados na terapia genética.
Um gene normal pode ser inserido num local não específico no genoma para
substituir um gene problemático. Essa abordagem é a mais comum.
Um gene anômalo pode ser trocado por um gene normal por meio da
recombinação.
O gene anômalo pode ser reparado por meio de mutação reversa seletiva, que
devolve ao gene suas funções normais.
A regulação (o grau em que um gene está ativo ou inativo) de um gene em
particular pode ser alterada.
Vetores para terapia gênica
Os vetores empregados na terapia gênica são basicamente divididos em: vetores
virais, vetores não virais e métodos híbridos.
Os vetores virais são vírus manipulados geneticamente, de modo a reduzir a sua
patogenicidade, sem anular totalmente o seu poder de infectar as células do hospedeiro.
Com as técnicas da engenharia genética é possível somar ao DNA do vírus o gene que
se quer transferir a determinada célula. Deste modo, o vírus infectando a célula, trará
consigo uma ou mais cópias do gene desejado.
Os retrovírus possuem a habilidade de integrar o seu DNA dentro dos
cromossomos da célula infectada. Então, o gene será inserido no genoma das células
hospedeiras e, podem assim ser transmitidos a todas as células-filhas das infectadas.
Eles infectam somente as células que estão proliferando.
Os lentivírus, como o HIV, permitem também transferir material genético para
células que não proliferam (como os neurônios e células do fígado) ou para células
refratárias para o retrovírus (como as células retiradas da medula óssea).
Os adenoassociados de vírus também integram o seu DNA ao cromossomo da
célula hospedeira. Eles têm a vantagem de serem inofensivos para a natureza em relação
ao retrovírus, mas não são capazes de transportar genes de dimensões grandes.
Os adenovírus não são capazes de integrar o seu DNA ao cromossomo da célula
hospedeira. Eles podem transportar genes de grandes dimensões, mas a expressão deles
não dura muito tempo.
Vetores não virais: Os lipossomos são essencialmente os únicos vetores não
virais utilizados freqüentemente. As esferas de lipídeos podem ser um importante meio
para a transferência gênica. Em comparação aos vírus, eles têm a vantagem de não
introduzir algum risco em condições de segurança, mas eles não possuem grande
eficiência e são muito seletivos.
Métodos híbridos: São métodos que combinam duas ou mais técnicas, devido a
todo método de transferência genética ter falhas.
Virossomos são um exemplo: eles combinam lipossomos com HIV ou vírus da
gripe inativos. Esse método se mostrou mais eficiente na transferência de genes em
células epiteliais respiratórias do que métodos virais ou lipossomais isolados. Outro
método é a mistura de outros vetores virais com lipídios catiônicos.
Problemas e perspectivas da terapia gênica
Apesar dos diversos protocolos clínicos aprovados para a transferência de
genes em humanos, os benefícios reais alcançados até o momento com a terapia gênica
são frustrantes e estão muito aquém das propostas iniciais. Muitas barreiras ainda
necessitam ser transpostas para que sejam alcançados resultados satisfatórios. Os
métodos de transferência gênica disponíveis, ainda que variados, são pouco eficientes e
apresentam sérias limitações quanto ao direcionamento celular. O desenvolvimento de
sistemas de transferência gênica híbridos que somem vantagens de vetores virais e não-
virais pode proporcionar uma melhora na eficiência de transfecção e na manutenção a
longo prazo da expressão do gene de interesse in vivo. Além disso, a utilização de
vetores virais em ensaios clínicos em humanos levanta questões sobre a segurança do
método em relação à mutagênese insercional e o alto potencial imunogênico desses
vírus.
A baixa expressão e a ausência de mecanismos precisos de regulação do gene
de interesse na célula-alvo dificultam ainda mais o avanço da terapia gênica como
ferramenta terapêutica. O estudo dos mecanismos relacionados à regulação da expressão
gênica pode permitir uma modulação mais refinada das regiões promotoras e a
conseqüente ativação/repressão do gene de interesse in vivo.
Outro ponto importante e que também requer maior atenção se refere à biologia
da célula-alvo. Uma melhor caracterização e o desenvolvimento de técnicas para a
identificação e o isolamento dessas células poderão facilitar o direcionamento dos
vetores e aumentar a eficiência de transfecção.
Além disso, a exemplo do que ocorre com toda nova tecnologia, a terapia
gênica também tem levantado diversas discussões nos planos éticos e filosóficos que
permanecem em debate. Existem hoje grandes discussões acerca das propostas para a
aprovação dos primeiros ensaios clínicos de terapia gênica a serem realizados durante a
vida intra-uterina ou ainda em células germinativas como forma de tratamento para
doenças hereditárias. Muitos esforços no campo da pesquisa básica ainda são
necessários para que a terapia gênica possa realmente proporcionar uma melhora
significativa e sem riscos aos pacientes e, além disso, representar uma prática rotineira
bem-sucedida no futuro. Infelizmente, os conceitos e as idéias em torno da terapia
gênica estão, hoje, muito mais avançados do que as metodologias necessárias para
satisfazer seus objetivos.
O conhecimento científico deve ser acompanhado pela sabedoria, o que não
tem sido habitual na história da humanidade. Grandes empresas têm desenvolvido e
tomado posse dessas descobertas, e seu emprego em atividades economicamente
importantes pode não acompanhar o interesse da sociedade como um todo. Estes
assuntos devem ser discutidos amplamente, de modo a permitir um maior nível de
consciência da população em geral. Nos países mais desenvolvidos, onde a comunidade
acompanha melhor o progresso científico, tem sido observada uma divisão muito grande
com relação às opiniões sobre a terapia gênica. Os opositores temem, por um lado, as
conseqüências de um processo novo e pouco previsível, e por outro sua utilização em
uma nova onda de eugenia, colocando freqüentemente a questão "estamos brincando de
ser Deus?". A corrente a favor da experimentação genética argumenta que esta questão
deveria ser igualmente aplicada à utilização de medicamentos e outros procedimentos
clínicos que alteram o curso normal de qualquer doença, e que o já extenso
desenvolvimento destas pesquisas e seu grande potencial para a cura de doenças que
afetam grande parte da humanidade continuam justificando o investimento. A grande
questão seria: existem limites para a experimentação científica? Finalmente, deve ser
lembrado que qualquer mal que possa resultar da pesquisa para a espécie humana não
será causado por qualquer descoberta, mas sim da utilização que o homem fizer dela.
Referências Bibliográficas
http://www.ufv.br/dbg/trab2002/TERAPIAG/TRG001.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Terapia_gen%C3%A9tica
http://cancer.battlingforhealth.com/tag/dna/pt/
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S141381232002000100010&script=sci
http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/terapia-genetica/terapia-genetica-
1.php