Biotecnologia na Saúde Animal
Geraldo Pedral
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAINSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
Biotecnologia animal
• É o uso dos recursos da tecnologia e suas ferramentas para modificação de organismo vivos.
Finalidades:– Obtenção de produtos;
– Melhoramento animal;
– Desenvolvimento de microorganismos;
– Desenvolvimento vacinas e técnicas de diagnóstico;
• 5000 A.C (ANIMAL BIOTECHNOLOGY, October 2006 ):– Hibridização de raças de animais (obtenção de
variedades);
– Obtenção de mulas (animais de trabalho – usado até hoje);
• 1953 ( James Watson e Francis Crick):– Modelo de DNA dupla hélice;
• 1960 ( Werner Arber’s)– Enzimas de restrição;
Histórico
• 1973 (Stanley Cohen e Herbert Boyer):
– Tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética;
• 1977
– Inserção de gene humano em microorganismo;
Histórico
1943
1944
1953
1961-6
6
1973
1975
1988
1990
1996
2000 -
03
1982
1956
Histórico
Biotecnologia• Tradicional:
– Seleção de organismos – caract. Desejáveis / cruzamento;
– + tempo – transferências de genes NÃO desejáveis;
• Moderna:– Transferência APENAS de genes desejáveis;
– Doador – espécie diferente;
– + preciso, + rápido e + eficiente;
Cruzamento Tradicional
Biotecnologia moderna
Gene desejável
Variedade comercialVariedade inicial Resultado
X
Gene desejável
Biotecnologia
– Cultura de Células;
– Clonagem: Molecular, Celular – Terapia Gênica;
– Genômica;
– Proteômica;
– Bioinformática;
– Bionanotecnologia;
Ferramentas utilizadas
• Transgênicos:
– Transferência de um gene específico de um organismo para outro;
– Incorporação do DNA no seu material genético;
– Vetor;
– Muito utilizadas em microorganismo;
Ferramentas utilizadas
Microinjection into the germ line -> transgenic animal
Gene injected into the male pronuclei
• Aplicação no melhoramento: aumento de produção: carne, lã, resistência a doenças, e modificação de produtos (maciez da carne, nível colesterol da carne, lactose)
• Limitação: técnica ainda em desenvolvimento, aceitação quanto ao consumo dos produtos, pouco conhecimento sobre os efeitos na saúde humana.
Animais transgênicos
• Os óvulos são infectados antes da fecundação;
• Vírus se integra um dos cromossomas;
Recombinant Defective Retrovirus
Animais transgênicos
• Peixes que mudam de cor (bioindicador de poluição);
• Inserção de gene de coral ;
• Hoje comercializados para donos de aquários;
Animais transgênicos
GloFish® Fluorescent Zebra Fish
Animais transgênicos
Produtos derivados da biotecnologia e suas aplicações
– Cabras que produzem leite contendo o ativador do plasminogênio (TPA) já foram produzidas.
– Essa proteína é usada para dissolver coágulos sanguíneos em vítimas de ataque cardíacos.
– Uma vaca que produz lactoferrina, uma proteína do leite humano, já foi desenvolvida.
– A lactoferrina é uma proteína antibacteriana usada para tratar pacientes imunossuprimidos.
Produtos derivados da biotecnologia e suas aplicações
– Devem ser identificados os animais geneticamente modificados;
– Uso ainda restrito em pesquisa;
Animais transgênicos
• Clonagem:
– cópias idênticas de outros animais;
– animais transgênicos;
– animais geneticamente superiores;
– animais que tenham alguma outra característica desejável;
Tecnologias utilizadas
Em meados do século XX, pesquisadores
conseguiram realizar a clonagem de sapos.
Na década de 1980, foi obtida a clonagem de embriões.
Finalmente, em 1997, pesquisadores escoceses conseguiram clonar um mamífero: a ovelha Dolly.
• Ocorre de forma natural ano caso de gêmeos univitelíneos
• É um meio de propagação comum em plantas, bactérias e protozoários;
• Uso no melhoramento: Possibilidade da multiplicação de animais geneticamente superiores em larga escala.
• Desvantagem no melhoramento genético: Perda da variabilidade genética, no aspecto de resistência a doenças, fatores climáticos
CLONAGEM
Terapia Celular
• “Knock out”:
– Usa a engenharia genética para suprimir a função do gene específico;
– Estudo de interação patógeno X hospedeiro;
– Estudos de novos fármacos e nutrientes;
Tecnologias utilizadas
Biotecnologia no Melhoramento Animal
• Amplificação reprodutiva:
– Reprodução animal: Limitação na capacidade natural na reprodução;
– Capacidade de serviço;
– Produção e qualidade de sêmen;
– Número de progênie por reprodutoras;
Usos da Inseminação Artificial
– Melhoramento genético;
– Diminuir a relação macho/fêmea;
– Acasalamento em diferentes raças
– Absorção de raças que se deseja criar;
– Conservação de raças em perigo de extinção;
– Controle de doenças;
– Eliminação de custos de produção e manutenção de machos no estabelecimento;
– Facilidade de coletas de dados sobre paternidade;
Usos da Inseminação Artificial
Citometria de Fluxo
FSC
SSC
FL2
FL3
FL4
Laser
488 nm
Citometria de fluxo
VIABILIDADE DO SÊMEN
Produção Animal
• Seleção assistida com testes de DNA e clonagem;
– testes de DNA (genes eliminados ou adicionados);
– eliminar o gene que confere à carne suína uma aparência pálida e aquosa (USA);
– identificar animais resistentes ao “ scrapie” (doença que causa tremor, semelhante ao mal da vaca louca)
Produção de AcMo
Produção de AcMo
Os anticorpos monoclonais são usados para o diagnóstico de:
• Microorganismos (zoonoses);
• Identificação de células cancerosas;
• Doenças infecto-contagiosas;
• Determinação de alterações, causadas por diversas doenças, na produção de proteína;
– O uso terapêutico: quando ligados à toxinas para matar especificamente as células tumorais;
– Tratamento de órgãos para evitar rejeição nos Transplantes;
Os anticorpos monoclonais são usados para o diagnóstico de:
Produção de Proteínas
• Vacinas mais eficazes (imuprofilaxia e terapêuticas) ;
• Uso de vacinas com proteína recombinantes;
• Novos testes de diagnóstico;
Desenvolvimento e produção de vacinas • Vacinas:
– Animais sadios + carne, + leite, etc.
– Elimina risco de transmissão de doenças (zoonose);
– Período de janela imunológica longo;
Vacinas
– Inibidores de serinoproteases (BmTIs);
– Artrópodes hematófagos e importantes vetores;
– IgG contra antígenos provenientes da glândula salivar;
– componente C3r –dificulta a digestão hb;
Vacinas
Tratamentos, suplementos e novos kits de diagnóstico
– Relação custo x benefício tem que ser considerada;
– Somatrotofina bovina (BST) recombinante –produção de leite durante aleitamento;
– O diagnóstico molecular permite detectar doenças em estágios pré-clínicos ;
– epidemia de febre aftosa na Inglaterra, onde foram sacrificados milhões de animais ;
Tratamentos, suplementos e novos kits de diagnóstico
Culturas de células são realizadas para:
– Produção de proteínas para uso terapêutico;
– Substituição de células doentes por células normais;
– Engenharia de tecidos para criação de tecidos semi-sintéticos;
Terapia Gênica
– Tratamento de câncer
– Doenças infecciosas, vasculares, causadas por defeitos em genes únicos (monogênicas) e outras;
– É um procedimento que envolve a substituição de genes defeituosos por genes normais;
Porque utilizar animais na pesquisa?
– Reproduzir a complexidade de um organismo;
– Ensaio clínicos de produtos farmacêuticos;
– Teste de Vacinas;
– Procedimentos cirúrgicos;
– Técnica de diálise, testada antes em animais;
– Testar defeitos congênitos causados por novas drogas (durante a gavidez);
Porque utilizar animais na pesquisa?
Tratamentos
Processos patológicos e teste de drogas
Processos patológicos
Quais animais são utilizados?
1. Camundongos e ratos;
2. Cães e Gatos;
3. Ovelhas, cabras e vacas;
4. Macacos e chimpanzés (apenasdepois de testar em outros numerososanimais)
Camudongos e Ratos
– Muito barato;
– Fácil manutenção;
– Reproduzem rapidamente, e com grandes ninhadas;
– Anatomicamente e fisiologicamente parecido com humanos;
– Pode manipular o DNA, e ainda têm 70% de homologia com o humano;
Cães e gatos
– Mais próximos aos seres humanos;
– Têm grandes ninhadas;
– Culto mais alto de manutenção;
– Leva um série de problema éticos (animais de estimação);
Ovinos e caprinos
– Fisiologia de reprodução igual aos humanos (1 a 2 fetos);
– Desenvolvimento hematopoiético similar aos humanos;
– Semelhança anatômica e fisiológica (orgãos);
Primatas não-humanos
– Obviamente o mais próximo ao homem;
– O mais clinicamente preditivo;
– Por contas das similaridades, muitos não acham direito usá-los.
– Muito caro a manutenção;
Conservação do meio ambiente e os animais
• Preservação de material genético (em extinção);
• Populações de animais mais resistentes as pragas;
O futuro da biotecnologia animal
• FDA – regulamentara processos e políticasnecessárias para uso de animas criados pormeio destas tecnologias;
• Regulamentação de processos comercializaçãodos animais e de seus produtos;
• Reforço do nutricional dos alimentos(consumo humano);
• Alimentação em abundância (mais barato);
• Xenotransplante;
• Sistema de agricultura para produção deanimais;
O futuro da biotecnologia animal
Preocupações Biotecnologia Animal
– Desconhecidos efeitos na Saúde;
– Efeitos potencias sobre meio ambiente;
– Bem estar do animal;
Propriedade Intelectual
• 7 a 9 anos – U$ 55 milhões de dólares:
– Desenvolver, testar e comercializar (produtos geneticamente modificados;
– Sistemas de patentes;
– 1988, patente de animal transgênicos com predisposição genética ao câncer;
Considerações éticas e sociais
– São extremamente importantes;
– Aceitação do público aos produtos modificados;
– Público que observa possibilidades de curas e tratamentos;
– Público que condena a intervenção humana (“Brincando de Deus”);