Animais Transgênicos: Conceito, Metodologias e Aplicações. - Transgenic animals: concept, methodologies and applications

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1 REDVET - Revista electrónica de Veterinaria - ISSN Transgenic animals: concept, methodologies and applications Soares de Paula, Raiany: Discente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás (UEG), Câmpus São Luís de Montes Belos, Goiás, Brasil. Autor para correspondência. raiany_soares@hotmail.com José Gonçalves dos Santos, Klayto: Docente do Programa de Pós- Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás, Câmpus São Luís de Montes Belos. E- mail: klayto.santos@ueg.br Pinheiro Pales, Aracele: Docente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás, Câmpus São Luís de Montes Belos. aracele.pales@ueg.br da Silva Castro, Camila: Discente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás, Câmpus São Luís de Montes Belos. camilacometa@hotmail.com Caroliny dos Santos Lopes, Joyce: Discente do Programa de Pós- Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás, Câmpus São Luís de Montes Belos. E- mail: joycezootecnista@yahoo.com.br Ferreira Daniel Santos, Jaqueline: Discente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Desenvolvimento Rural Sustentável - Universidade Estadual de Goiás, Câmpus São Luís de Montes Belos. Jaqueline.ferreira1@yahoo.com Resumo O emprego da transgenia em pesquisas visa o desenvolvimento de organismos com seu material genético modificado, cujas moléculas de ácido desoxirribonucleico sejam injetadas em suas células artificialmente. Para a criação de animais transgênicos, se faz necessário o isolamento da fração genética que contenha destino econômico, médico ou científico e através da técnica do DNA recombinante pode-se conseguir organismos de forma controlada e rápida. A utilização de seres vivos geneticamente modificados auxilia o embasamento de pesquisas acerca da função de genes e transformações genéticas in vivo, tendo como resultado também o aumento de função do gene transferido. Dentre as cooperações atribuídas à engenharia genética em beneficio à sociedade, estão a produção de animais com boa eficiência comercial e menor conversão alimentar, maior crescimento e produção de carcaças resistentes a doenças. Várias questões éticas podem ser levantadas sobre o impacto da introdução de variantes genéticas artificialmente produzidas. Neste contexto, objetivou-se a realização de uma 1

2 revisão da literatura acerca da produção de animais transgênicos, seu histórico, principais aplicações e contribuições para a ciência, bem como as questões éticas e legais que circundam o tema, com ênfase em seu conceito e metodologias utilizadas. A utilização da técnica tem trazido inúmeros benefícios e os mais almejados envolvem a construção de modelos genéticos para o estudo de doenças, a utilização de mais animais como biorreatores pelas indústrias farmacêuticas e o aumento da eficiência pecuária com a produção de proteínas de interesse comercial em grande escala, que resultam na melhoria da qualidade de vida humana. Contudo, todas estas questões são circundadas quanto à viabilidade e segurança desta técnica considerada nova, envolvendo aspectos éticos e legais que ainda requerem melhores esclarecimentos e pesquisas por meio da comunidade científica, cabendo aos consumidores finais optar ou não pelo consumo de tais produtos. Palavras-chave: Agricultura mamíferos microinjeção transgenia Abstract The employment of transgeny research aims at in the development of organisms with their modified genetic material deoxyribonucleic acid whose molecules are injected into your cells artificially. For the creation of transgenic animals, it is necessary isolation of the genetic fraction containing economic, medical or scientific purpose and by recombinant DNA technique one can achieve organisms controlled and quickly. The use of genetically modified living organisms assists the basis of researches on the functions of genes and genetic transformations in vivo, also resulting in increased function of the transferred gene. Among the cooperations attributed to genetic engineer in benefit of society are producing animals with good commercial efficiency and lower food conversion, increased growth and production of disease resistant carcases. Several ethical questions can be raised about the impact of the introduction of artificially produced genetic variants. In this context, the objective was conducting a literature review on the production of transgenic animals, its history, main applications and contributions to science, as well as the ethical and legal questions that surround the issue, with emphasis on its concept and methodologies used. The use of the technique has been bringing numerous benefits over and engage the desired genetic construction for the study of disease models using more animals as bioreactors by the pharmaceutical industries and increased the efficiency livestock production of proteins of commercial interest in large-scale that result in the improved quality of human life. However, all these questions are surrounded as to the feasibility and safety of this new technique considered, involving ethical and legal issues who still require clarifications and better searches by the scientific community, fitting to end consumers opt or not the consumption of such products. Key words: Agriculture mammals microinjection transgeny 2

3 Introdução A biotecnologia é nos dias atuais um instrumento de máxima precisão que aborda os principais aspectos de diversas doenças e propõe alternativas para o seu tratamento e cura. A ciência tem sido influenciada de forma impressionante pela habilidade de manipular o genoma dos animais e pela produção de transgênicos. A manipulação da composição genética dos animais permitiu, em menos de 15 anos, que os pesquisadores respondessem questões fundamentais desde as relacionadas à produção na agricultura, até a pesquisa biomédica (Pinkert, 2004). Os animais transgênicos se comportam como referência para a análise de processos biológicos muito elaborados e são acondicionados a direcionamentos específicos. Dentre as cooperações atribuídas à engenharia genética em benefício à sociedade estão a produção de animais com boa eficiência comercial e menor conversão alimentar, maior crescimento e produção de carcaças resistentes a doenças, a exemplo do salmão transgênico e do trabalho com camundongos em laboratório, que representam o importante uso de animais em experiências de permuta de genes consoante à espécie considerada. No entanto, várias questões éticas podem ser levantadas sobre o impacto da introdução de variantes genéticas artificialmente produzidas, como exemplo, quais serão as consequências evolutivas e ambientais deste tipo de manipulação genética? Estas questões merecem, portanto, ser amplamente discutidas por toda a comunidade leiga e científica (Goldim, 2001). Neste contexto, objetivou-se realizar uma revisão da literatura acerca da produção de animais transgênicos, seu histórico, principais aplicações e contribuições para a ciência, bem como as questões éticas e legais que circundam o tema, com ênfase em seu conceito e metodologias utilizadas. Revisão da Literatura Breve Histórico dos Animais Transgênicos Pouco antes da década de 70, o termo transgênico começou a ser utilizado na literatura científica em inúmeros estudos mostrando a introdução de fragmentos de DNA in vitro em células procarióticas e eucarióticas e indução da expressão de genes em vários tipos celulares (Loyter et al., 1975). Embora o protocolo de microinjeção em células vivas tenha sido descrito no final dos anos 60, os animais transgênicos só foram criados 15 anos depois. Seguindo o processo de microinjeção (Figura 1) descrito por Lin em 1966, a primeira mudança tecnológica no que se refere à produção de um vertebrado transgênico ocorreu em 1977, quando Gurdon transferiu RNAm e 3

4 DNA para embriões de Xenopus e observou que os ácidos nucleicos transferidos podiam ser funcionais. Em 1980, Brinster e colaboradores descreveram estudos similares em camundongos, observando que um produto de tradução compatível era produzido quando seguido da transferência de um RNA mensageiro (RNAm) específico nos embriões. Em consequência, esses estudos foram a base para o desenvolvimento do primeiro mamífero transgênico. Seis grupos de pesquisa obtiveram sucesso na transferência gênica e no desenvolvimento de camundongos transgênicos do final de 1980 a 1981 (Pinkert, 2004). Fonte: Pesquero et al. (2002). Figura 1. Técnica de Microinjeção. Legenda: Micromanipulador acoplado ao microscópio invertido utilizado na microinjeção de embriões (em cima à esquerda). Detalhe das agulhas de sucção e injeção do sistema de micromanipulação (em cima à direita). Fotografia de um oviduto retirado de uma fêmea doadora contendo massa de embriões no momento da coleta (embaixo à esquerda, aumento de 20X). Microinjeção do DNA em um embrião contendo os prónucleos (embaixo à direita, aumento de 400X). O termo Transgênicos foi inventado por Gordon e Ruddle em 1981, para animais que, na transferência gênica, recebem novos genes (sequência de DNA exógeno integradas em seu genoma). Desta forma, animais transgênicos são reconhecidos como linhagens específicas, ou ainda, espécies variantes, seguindo a introdução e integração de novos genes (ou transgenes) em seus genomas. Ultimamente, o termo transgênico tem se estendido para a tecnologia de células tronco-embrionárias, incluindo camundongos knock-out, nos quais um ou mais genes são removidos do genoma hospedeiro (Pinkert, 2004). O termo transgênico, portanto, engloba animais que tiveram genes adicionados (transgênicos por adição), modificados (knockin) ou retirados (knock-out) (Pesquero et al., 2002). 4

5 Segundo Rumpf & Melo (2005), a partir dos avanços obtidos com camundongos, cada vez mais surgiram relatos (a uma velocidade surpreendente) sobre modificações genéticas em animais de produção como bovinos, ovinos, suínos e caprinos. Essas modificações surgiram, em primeira instância, com o intuito da utilização desses animais como biofábricas para produzir, em larga escala e a baixo custo, substâncias com princípios farmacológicos de alto valor no mercado internacional. Animais Transgênicos e Nocautes: Conceito e Metodologias A Federação Europeia das Associações de Ciência em Animais de Laboratório denomina como transgênico "um animal que possui seu genoma modificado artificialmente pelo homem, quer por meio da introdução, quer da alteração ou da inativação de um gene (uma sequência definida de DNA). Esse processo deve culminar na alteração da informação genética contida em todas as células desse animal, até mesmo nas células germinativas (óvulos e espermatozoides), fazendo com que essa modificação seja transmitida aos descendentes." O gene modificado pode ser originário da mesma espécie, de uma espécie diferente ou mesmo de bactérias ou plantas. Em qualquer dos casos, ele é denominado transgene e o processo de manipulação das técnicas envolvidas nesse processo é chamado transgênese (Pesquero et al., 2013). A técnica foi desenvolvida no final da década de 1970 em camundongos, já que, até hoje é o mamífero cujo genoma é o mais fácil de ser manipulado. Hoje, a transgenia permite tanto a transferência de DNA exógeno para o animal, através da técnica de microinjeção pronuclear, quanto a alteração de DNA já existente no animal, através da recombinação homóloga em célulastronco embrionárias (células ES - do inglês embryonic stem) (Pereira, 2008). Para a geração de um animal transgênico existem vários métodos disponíveis e o seu emprego depende do tipo de modificação genética que se deseja realizar: introdução, modificação ou inativação de um gene. O método mais utilizado na introdução de genes é a transgenia por adição, onde são inseridas no genoma uma ou várias cópias de um gene de interesse, endógeno ou exógeno. O primeiro tipo já existe no genoma do animal, sendo usado quando se quer produzir uma quantidade maior da proteína codificada já existente, aumentando a quantidade de cópias dele no genoma. Genes exógenos, como o nome sugere, pertencem à outra espécie e são usados para fazer um animal produzir uma nova proteína, ausente na forma desejada na espécie receptora. Dentre as técnicas de adição utilizadas estão a microinjeção pronuclear de embriões, a transferência de DNA mediada por espermatozoides, a infecção de embriões por vetores retrovirais, a transferência de DNA mediada por transposons (segmentos de DNA capazes de inserir cópias de si mesmos em outro local do cromossomo), a agregação ou injeção de células-tronco embrionárias geneticamente modificadas, a transferência nuclear de células geneticamente modificadas e a transferência de segmentos de cromossomos (cromossomos artificiais) (Pesquero et al., 2013). 5

6 Neste contexto, segundo a Iniciativa Europeia para o Ensino da Biotecnologia (EIBE) (1998), existem vários métodos de inserção de um transgene, a constar alguns exemplos de técnicas utilizadas atualmente: 1- Microinjeção: os óvulos são coletados de animais que foram superovulados e fertilizados in vitro. Utiliza-se uma micropipeta ultrafina de vidro para manter o óvulo fertilizado imobilizado enquanto uma segunda micropipeta extremamente fina é usada para injetar uma pequena quantidade de solução, que contém muitas cópias do DNA exógeno (transgene), no pronúcleo masculino (Figura 2). Esses óvulos são então introduzidos cirurgicamente nas tubas uterinas de fêmeas pseudográvidas (mães adotivas). Ainda, segundo Abdelhay (2002), a microinjeção no prónucleo consiste na introdução de uma solução de DNA diretamente no prónucleo de um oócito recém-fecundado e em cerca de 30% dos oócitos assim manipulados, o DNA exógeno vai se integrar no genoma e embriões transgênicos serão produzidos. A microinjeção é o principal método utilizado atualmente para produzir animais geneticamente modificados e consiste na injeção de 200 a 300 cópias do gene exógeno em óvulos recém-fertilizados seguido da implantação posterior dos mesmos em mães de aluguel. Apenas uma pequena porcentagem dos animais nascidos é transgênica (ou seja, carrega o gene adicionado de uma geração para a outra) e apenas uma porção deles expressa o gene adicionado a um nível suficientemente detectável. Genes só podem ser adicionados (não eliminados) pelo método atual. Esses primeiros animais nascidos (animais fundadores) podem ser acasalados com animais não transgênicos para produzir animais que são heterozigotos (híbridos) para o gene. Em seguida, os animais heterozigotos (Aa) podem ser acasalados entre si para a obtenção de animais denominados homozigotos (AA) para o gene exógeno. Fonte: Adaptado de EIBE (1998). Figura 2. Microinjeção. De acordo com Pesquero et al. (2013), a taxa de integração do DNA no genoma embrionário é baixa, cerca de 1% a 4%, ou seja, apenas alguns 6

7 animais nascidos carregarão o transgene integrado em seus cromossomos. Ainda, neste contexto, Oliveira & Balderramas (2013), citam que somente 5% dos óvulos manipulados dão origem a um novo indivíduo. Para identificar quais são os espécimes transgênicos, utiliza-se uma técnica denominada genotipagem, por meio da qual se identifica a presença do transgene no genoma de todos os animais nascidos. A microinjeção pronuclear, dentre todos os procedimentos, é o mais utilizado e, há mais de duas décadas é realizado na grande maioria dos centros produtores de transgênicos por adição no mundo (Pesquero et al., 2013). Contudo, segundo Ayres et al. (2009) apesar das inúmeras aplicações da transgenia em modelos animais, um grande fator limitante da técnica é sua baixa eficiência. A técnica de transgenia mais antiga e mais utilizada é a microinjeção de DNA no pró-núcleo de embriões, porém além desse método ter obtido pouco progresso, a taxa de nascimento dos animais é baixa, em parte devido à grande perda gestacional destes embriões, por razões ainda não totalmente compreendidas. De todos os embriões produzidos, 0 a 2% resultam em animais nascidos vivos e com a modificação desejada (transgênicos). Além disso, a produção média dos animais vivos e transgênicos é também baixa. 2- Utilização de retrovírus como vetores: podem-se utilizar os retrovírus como veículos para transportar a sequência genética (transgene) de interesse para dentro de uma célula embrionária (Figura 3). Entretanto, assim como na microinjeção, o gene é inserido de forma aleatória no genoma. Visto que o DNA pode se localizar em regiões diferentes e em diversas células, os descendentes são muitas vezes mosaicos genéticos. Desta forma, necessitase fazer vários acasalamentos de indivíduos geneticamente independentes para se obter indivíduos de linhagem pura. Fonte: Oliveira & Balderramas (2013). Figura 3. Utilização de retrovírus como vetor. 7

8 3- Transferência de células-tronco embrionárias: esse método produz resultados mais previsíveis comparado ao anterior e, portanto, é preferencialmente usado quando se quer direcionar a inserção de um gene (gene targeting) em um determinado local (ou loco) do genoma. Durante o cultivo de células-tronco embrionárias (embrionic stem cells, ou ES) que, de acordo com Abdelhay (2002), são células totipotentes, obtidas da massa interna de um blastocisto e são mantidas em sua forma indiferenciada, podendo gerar toda e qualquer célula do organismo, é possível, utilizando vetores apropriados, a promoção de modificações genéticas específicas nessas células, por exemplo, a remoção ou substituição de um gene escolhido, ou até mesmo a troca de uma única base dentro do código genético por outra. As células-tronco embrionárias (4 a 5 células) que foram modificadas dessa forma são injetadas dentro de um blastocisto (embrião em fase inicial do desenvolvimento) e este é então implantado no útero de uma fêmea receptora cuja pelagem é diferente da do animal que deu origem a célulatronco (Figura 4). Os filhotes resultantes dessa gestação poderão ser animais do tipo quimérico ou misto (esta mistura genética ocorre geralmente em todos os órgãos, inclusive nas gônadas). É necessário, nesse caso, realizar vários acasalamentos entre animais quiméricos para se selecionar aqueles com as novas características genéticas introduzidas (cor da pelagem, por exemplo). Esse método é utilizado somente em camundongos, pois ainda não foi possível estabelecer linhagens de células-tronco embrionárias de bovinos, ovinos e suínos. Fonte: Adaptado de EIBE (1998). Figura 4. Transferência de células-tronco embrionárias. Este fato pode ser explicado por Pesquero et al. (2013), que citam que essa técnica é rotineiramente aplicada em camundongos pois é uma das únicas espécies (além da humana) em que se domina totalmente o cultivo de células-tronco embrionárias, já que para as outras espécies, há dificuldade em manter indiferenciadas as células-tronco derivadas de embriões em cultura. 8

9 Ainda, segundo Abdelhay (2002), essa técnica é a única que pode ser utilizada para fazer o nocaute de um gene, uma vez que a troca do gene normal pelo DNA exógeno que irá anular o gene ocorre por recombinação homóloga e esse fenômeno acontece em maior frequência nas células ES. Os animais são denominados nocautes, já que a modificação genética introduzida é capaz de interromper ou anular um gene que, então, não mais se expressa, sendo denominado de nocauteado. Pesquero et al. (2013), citam que desde o princípio, um dos principais objetivos da transgênese era a produção de animais com alterações específicas e controladas no genoma (como a inativação de genes ou mutações pontuais de aminoácidos nas proteínas codificadas por eles). Atualmente isso é possível, contudo a técnica empregada para produzir esses animais é mais complexa que a de adição gênica. Ao contrário desta, o método utilizado para a modificação e inativação de genes exige que se conheça sua localização no genoma. Por isso, ele é denominado modificação genética dirigida ou controlada. Essa técnica possibilita substituir um gene funcional por uma sequência mutada que, uma vez introduzida, inativa o gene endógeno original, gerando um animal conhecido como modelo knockout (nocaute). Da mesma forma, é possível alterar uma pequena sequência do gene, gerando um modelo knockin que produzirá uma proteína modificada em vez da proteína endógena intacta naturalmente presente no animal. O termo knockin se deve ao fato de, nessa técnica, o gene endógeno ser retirado do genoma e substituído por outro com uma pequena modificação. Fazendo-se uma analogia do genoma a uma biblioteca, torna-se mais fácil entender os modelos de alteração genética. Na transgênese por adição, imagina-se uma ou várias cópias de um livro sendo colocadas aleatoriamente nas estantes, enquanto a inativação gênica (knockout) é como a retirada permanente de um livro específico da biblioteca, ou ainda a modificação de apenas uma página desse livro e sua reposição na prateleira (modelo knockin) (Pesquero et al., 2013). Segundo Pereira (2008), os três cientistas que em conjunto criaram a técnica de produzir camundongos nocaute: Oliver Smith, Martin Evans e Mario Capecchi, receberam em 2007 o Prêmio Nobel de medicina. Em 1989, foi anunciado o primeiro camundongo nocaute, um modelo animal para a doença de Lesh-Nyham, doença neurológica rara que, entre outros sintomas, gera crises de autoflagelação nas crianças afetadas. Essa técnica foi então incorporada por inúmeros grupos de pesquisa no mundo inteiro, que a utilizam para gerar animais mutantes que auxiliem em suas pesquisas. Hoje, existem camundongos nocaute para mais de 500 doenças como câncer, diabetes e doenças neurodegenerativas, que são utilizados para se entender melhor cada uma dessas doenças, desenvolver e testar novas terapias. Além disso, um esforço internacional em andamento pretende mutar cada um dos 20 mil genes do genoma do camundongo, criando uma coleção de animais nocaute, cada um com um gene diferente alterado. Esses animais mutantes 9

10 ajudarão a entender melhor a biologia do camundongo e, logo, a do ser humano também. Embora importantes questões éticas envolvendo o tema esperem solução apropriada, as técnicas de geração de modelos transgênicos são muito promissoras comercialmente e nas diversas áreas da pesquisa básica e clínica médica (Pesquero et al., 2013). Aplicações da Tecnologia Transgênica São inúmeras as aplicações da tecnologia transgênica e em diferentes campos de atuação, como por exemplo, em pesquisa básica, no estudo da regulação e função de sequências genéticas específicas e em pesquisa biomédica, na criação de modelos animais de doenças humanas (doenças cardiovasculares, autoimunes e neurológicas, AIDS e câncer). Animais com mutações que mimetizem as principais características de uma determinada anomalia são um passo fundamental na pesquisa das doenças genéticas, já que tais modelos permitem o exame detalhado da fisiopatologia da doença, além de servirem para delinear novas formas de tratamento, desenvolvimento de testes-diagnósticos, agentes terapêuticos inovadores e em terapia gênica. Em indústria biotecnológica, pode-se obter a produção de proteínas recombinantes humanas valiosas, como enzimas, hormônios e fatores de crescimento, através de animais domésticos que funcionam como biorreatores. Um exemplo bastante utilizado é a produção de proteínas no leite através da expressão dirigida às glândulas mamárias. O aspecto mais controverso do uso dessa tecnologia envolve o melhoramento genético de animais domésticos de interesse econômico em larga escala, decorrente de modificação da anatomia e de fisiologia do animal, como, por exemplo, aumento da massa corpórea, diminuição de gordura, resistência a doenças, maior produção de carne, de leite, etc. (Pesquero et al., 2002). Segundo Pereira (2008) os benefícios mais diretos e biotecnológicos do uso de animais transgênicos podem ser divididos em pelo menos três grupos: agricultura, medicina e indústria. Aplicações na Agricultura De acordo com Pereira (2008), na agricultura a transgenia permite a criação de animais de grande porte com características comercialmente interessantes, cuja produção por técnicas clássicas de cruzamentos e seleção são extremamente demoradas. Desta forma, existem vacas transgênicas que produzem mais leite, ou leite com menos lactose ou colesterol, suínos e gado transgênicos com mais carne e ovelhas transgênicas que produzem mais lã. Além disso, há um grande esforço no sentido de se produzir animais resistentes a doenças, como a gripe suína ou a febre aftosa em bovinos. Porém, isso dependerá da identificação de genes responsáveis pela resistência a essas doenças. Ayres et al. (2009), citam que mais recentemente foram publicados estudos em que ovinos e bovinos foram modificados 10

11 geneticamente para serem, de certo modo, resistentes à encefalopatia espongiforme bovina (BSE). Embora a resistência à doença ainda precise ser demonstrada, esta abordagem mostra que a transgenia pode ser uma importante aliada na erradicação da BSE nos animais de produção. Ainda, Ayres et al. (2009), citam que na agropecuária, espera-se o aumento da produção animal, tal qual se objetiva com a seleção natural, porém, com intensidades maiores e menores prazos. Em 1990, produziram-se suínos com resistência à influenza e, em 1999, camundongos transgênicos pra produção da proteína alfa-lactalbumina, possibilitando o aumento da produção de leite e crescimento de suas progênies 8,7% mais rápido comparadas as de camundongos normais. Outro exemplo de utilização da transgenia na pecuária é a possibilidade de produzir animais com musculatura dupla. Essa característica, que é naturalmente encontrada nas raças Belgian blue e Piemontês poderia ser reproduzida em outras raças através da tecnologia de modificação genética. Essa proposta surgiu depois que cientistas, no final da década de 90, conseguiram inativar em laboratório o gene da proteína miostatina de camundongos, conferindo a estes animais a característica de musculatura dupla, ou seja, o crescimento muscular destes animais foi de duas a três vezes maior comparado ao de animais que não foram modificados. Em janeiro de 2013, a agência que zela pela segurança alimentar nos EUA, a Food and Drug Administration (FDA) aprovou para consumo um tipo de salmão geneticamente modificado, reacendendo o debate sobre a segurança dos transgênicos e suas implicações éticas, econômicas sociais e políticas. É a primeira vez que um animal geneticamente modificado é aprovado para consumo humano. Boa parte do público ainda teme possíveis efeitos negativos dos transgênicos para a saúde e o meio ambiente. Pesquisas de opinião nos EUA e na Europa, entretanto, indicam que a resistência aos organismos geneticamente modificados (OGMs) tem caído, refletindo, talvez, uma tendência de gradual mudança de posição da percepção pública. As principais academias de ciências do mundo e instituições como a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) e a Organização Mundial da Saúde (OMS) são unânimes em dizer que os transgênicos são seguros e que a tecnologia de manipulação genética realizada sob o controle dos atuais protocolos de segurança não representa risco maior do que técnicas agrícolas convencionais de cruzamento de plantas. O salmão transgênico é o primeiro animal geneticamente modificado (GM) a ser consumido pelo homem (BBC BRASIL, 2013). A pesquisa sobre o salmão geneticamente modificado data do fim da década de 1980 e passou por 17 anos de burocracia para que fosse considerada esta possibilidade de aprovação para o consumo humano. A agência declarou que não pôde encontrar razões cientificamente válidas para banir a produção do peixe, um híbrido com genes extras de duas outras espécies que tem gosto, cheiro e texturas iguais às de um salmão comum, e pode chegar ao tamanho de mercado em 16 a 18 meses em vez dos 30 meses necessários para o salmão do Atlântico (Figura 5) (O Globo, 2012). 11

12 Fonte: O Globo (2012). Figura 5. O tamanho maior do salmão geneticamente modificado em comparação com um não transgênico da mesma idade. Reprodução: Acquabounty. Aplicações na medicina As aplicações médicas são várias e incluem o polêmico xenotransplante, ou seja, o transplante de órgãos animais para o ser humano. É estimado que a cada ano, necessitam-se de 5 mil órgãos para transplantes nos Estado Unidos e essa demanda não é atendida por doadores. A transgenia vem sendo utilizada para a criação de porcos imuno-compatíveis com o ser humano, através da técnica de nocaute foi produzida uma linhagem de porcos que não expressa uma proteína imunogênica em seres humanos, e, atualmente, está sendo testado o transplante de corações desses animais para macacos. No entanto, é importante ressaltar que, se por um lado o xenotransplante resolveria a questão da disponibilidade de órgãos para transplantes, ele cria outra questão séria de biossegurança, criando o risco de transmissão de patógenos suínos para o ser humano (Pereira, 2008). Pesquero et al. (2013) alertam para um outro difícil obstáculo a ser superado: o sistema imunológico reconhece e destrói todas as células que não possuem marcadores específicos humanos na sua superfície, ocasionando o fenômeno da rejeição. Para contornar esse problema, foram criados porcos transgênicos portadores de um gene que codifica uma proteína da superfície de células humanas. Como resultado, esses porcos possuem órgãos contendo marcadores de células humanas, impedindo que componentes do sistema imune do receptor ataquem e destruam o órgão. Outros grupos de pesquisa estudam uma estratégia diferente para minimizar a rejeição de órgãos na xenotransplantação, que consiste na eliminação do genoma do porco, pelo método de knockout, o gene que codifica a a-1,3-galactosiltransferase, uma 12

13 enzima presente na superfície das células daquele animal que é reconhecida pelo sistema imunológico humano. Sem esta enzima, a primeira etapa na rejeição ao órgão transplantado não se deflagra. No entanto, a técnica também suscita inúmeros aspectos éticos que devem ser ainda bastante discutidos. Aplicações na indústria A indústria mundial vem utilizando cada vez mais as novas tecnologias de transgênese, objetivando desenvolver produtos para os mais diversos fins. A indústria farmacêutica, por exemplo, aplica um processo denominado "humanização de camundongos" para a utilização desses modelos animais no desenvolvimento de novas drogas. Através desse processo, um gene é retirado do genoma do animal pela técnica de knockout e, em substituição, um gene humano é inserido pelo método de adição gênica. Essa técnica deve facilitar enormemente o desenvolvimento de novos medicamentos, barateando os custos e diminuindo o tempo para uma nova droga chegar às farmácias (Pesquero et al., 2013). Outra importante aplicação da transgenia animal é a produção de animais conhecidos como biorreatores. Estes são geralmente animais domésticos de médio e grande porte, utilizados para a produção de proteínas recombinantes humanas de grande interesse biológico e comercial, como enzimas, hormônios e fatores de crescimento. Em geral a proteína de interesse é expressa no leite do animal, tornando sua produção mais barata e eficiente (Pesquero et al., 2013). Atualmente a produção e extração de fármacos do leite de animais biorreatores, já está bem estabelecida. Centenas de proteínas de interesse médico e farmacêutico já estão sendo produzidas e testadas no mundo. O primeiro fármaco produzido e extraído do leite de biorreatores foi o ATryn, lançado pela empresa norte-americana GTC Biotherapeutics. O ATryn é um agente anticoagulante (uma proteína antitrombina recombinante) purificado do leite de cabras biorreatoras, necessário para pessoas com uma doença genética rara (a deficiência antitrombina hereditária) que os torna vulneráveis à trombose (Ayres et al., 2009). Pelo fato da antitrombina ser purificada do sangue humano, uma grande vantagem dessa nova tecnologia é evitar contaminações através do material dos doadores. Além dessa proteína, a mesma empresa já possui outros produtos que deverão em breve ser colocados no mercado, dentre eles a antitripsina alfa-1 humana recombinante (usada no tratamento de certas formas de enfisema) e uma nova vacina transgênica contra a malária. A empresa holandesa Pharming deverá produzir várias proteínas no leite de vaca para tratamento de doenças como o Rhucin, um inibidor de C1 esterase recombinante para o tratamento de angiedema hereditário; e a lactoferrina humana, uma proteína com propriedades anti-inflamatórias, além de fibrinogênio e colágeno (Pesquero et al., 2013). 13

14 Outro exemplo é a cabra transgênica que produz em seu leite uma proteína da teia de aranha. A purificação em grande escala desses polímeros a partir do leite permite a criação de um material leve e flexível com enorme resistência, que poderá ser usado em aplicações militares (coletes e uniformes a prova de bala) e médicas (fio de sutura), entre outras (Pereira, 2008). Em 1997, o primeiro bovino transgênico (a vaca Rosie), produzia leite enriquecido com a proteína humana lactoalbumina. Esse leite é mais nutritivo para humanos comparado ao leite natural e poderia ser introduzido na alimentação de crianças com carência de nutrientes específicos. Também existem pesquisas em curso voltadas para a produção de leite transgênico contendo as proteínas necessárias para o tratamento de doenças como fenilcetonúria, enfisema hereditário e fibrose cística. O Instituto A. I. Virtanen da Finlândia gerou, por exemplo, um bovino contendo um gene cuja proteína correspondente promove o crescimento de hemácias em humanos (Pesquero et al., 2013). Do mesmo modo, já existem alguns animais que produzem leite contendo enzimas (como a lactoferrina, lisozima humana ou lisostafina) que possuem a função esperada de proteger tanto os consumidores de leite quanto a glândula mamária dos animais que as produzem contra infecções bacterianas, como a mastite (Ayres et al., 2009). Neste contexto, Wall et al. (2005), considerando que a mastite custa às indústrias de lácteos dos EUA bilhões de dólares anualmente, realizaram um estudo para testar a viabilidade de proteção dos animais através da engenharia genética, produzindo vacas transgênicas que secretam em seu leite lisostafina em concentrações que variam de 0,9-14 mg/ml. Os ensaios in vitro demonstraram a capacidade do leite para matar Staphylococcus aureus. Infusões intramamárias de S. aureus foram administradas a três vacas transgênicas e dez não transgênicas. Verificaram-se sintomas de mastite em geral, em todas as vacas não transgênicas, como aumento de células somáticas no leite (indicativo de infecção), que não foram observados em vacas transgênicas. A proteção contra S. aureus foi obtida com níveis de expressão baixos de lisostafina no leite (3 mg/ml). Os resultados indicam que a engenharia genética pode proporcionar uma ferramenta viável para melhorar a resistência à doença e, consequentemente, o bem- estar dos animais. Rumpf & Melo (2005) acrescentam que, devido ao seu elevado custo, a produção de animais transgênicos de grande e médio porte como bovinos, suínos, ovinos e caprinos só é economicamente viável se o produto final tiver um alto valor de mercado, com isso a produção de substâncias de interesse para a indústria farmacêutica (biofármacos), que compreende um mercado de milhões de dólares é o principal e mais promissor filão do mercado de animais transgênicos. 14

15 Aspectos Éticos e Legais Devido ao impacto e a complexidade ética da criação de animais transgênicos para o consumo humano, a Comissão do Codex alimentarius (Lei alimentar ou Código alimentar, em latim), estabelecida conjuntamente pela FAO (Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação) e pela OMS (Organização Mundial da Saúde), está trabalhando em colaboração com o Brasil e vários países, com o intuito de criar normas de aplicação internacional visando a segurança de alimentos produzidos a partir desses animais (Pesquero et al., 2013). Os transgênicos disponíveis comercialmente no Brasil são submetidos a rigorosas análises de biossegurança (avaliações pelas quais não passam os alimentos convencionais) e, apenas após são aprovados para cultivo e consumo. O País possui um sistema regulatório complexo, eficiente e respeitado mundialmente. A Lei de Biossegurança (Lei nº /05) exige que qualquer OGM passe pela avaliação criteriosa da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança, a CTNBio, formada por 54 doutores em todas as áreas relacionadas à segurança dos transgênicos, Sendo que a rotulagem dos produtos transgênicos nada tem a ver com questões de segurança do produto e não é um sinal de alerta para o consumo, trata-se de respeitar o direito de informação do consumidor, que pode, assim, escolher o que deseja comer (Brondani et al., 2013). Considerações Finais A utilização da transgênese em animas têm trazido inúmeros benefícios, dentre os quais os mais ambicionados envolvem a construção de modelos genéticos para o estudo de doenças, a utilização de mais animais como biorreatores pelas indústrias farmacêuticas e o aumento da eficiência pecuária, sendo considerada uma poderosa ferramenta de pesquisa, representando uma importante aplicação biotecnológica no tocante à produção de proteínas de interesse comercial em grande escala, que resultam na melhoria da qualidade de vida humana. Contudo, todas estas questões são circundadas quanto à viabilidade e segurança desta técnica considerada nova, envolvendo aspectos éticos e legais que ainda requerem melhores esclarecimentos por meio da comunidade científica (através de mais pesquisas) aos consumidores finais, cabendo a eles optar ou não pelo consumo de tais produtos. Referências Bibliográficas ABDELHAY, Eliana Saul Furquim Werneck. Criação e Produção de Animais Transgênicos e Nocautes. In: ANDRADE, A; PINTO, S. C.; OLIVEIRA, R. S. (Orgs.). Animais de Laboratório: criação e experimentação. Rio de Janeiro: Fiocruz, p

16 AYRES, Henderson et al. Animais transgênicos: o começo de uma nova era? On-line. Disponível em: tecnicos/reproducao/animais-transgenicos-o-comeco-de-uma-nova-era /. Acesso em: 8 nov BBC BRASIL. Conheça 10 transgênicos que já estão na cadeia alimentar On-line. Disponível em: Acesso em: 10 nov BRONDANI, A.; LIBONI, L.; GRAVINA, M. Quatro informações fundamentais sobre transgênicos On-line. Disponível em: Acesso em: 18 nov GOLDIM, José Roberto. Animais Trangênicos On-line. Disponível em: Acesso em: 10 nov INICIATIVA EUROPEIA PARA O ENSINO DA BIOTECNOLOGIA (EIBE). Animais transgênicos, Kiel. 31 p. LOYTER, A.; ZAKAI, N.; KULKA, R.G. Ultramicroinjection of macromolecules or small particles into animal cells: A new technique based on virus-induced cell fusion. The Journal of Cell Biology, v. 66, n. 2, p , GLOBO. Salmão geneticamente modificado é considerado seguro para consumo pelo FDA On-line. Disponível em: Acesso em: 18 nov OLIVEIRA, Silvio Luis de; BALDERRAMAS, Helanderson de A. Engenharia Genética: benefícios e perigos. On-line. Disponível em: eu5_engenharia_transgenicos.htm. Acesso em: 15 nov PEREIRA, Lygia da Veiga. Animais Transgênicos: nova fronteira do saber. Ciência e Cultura, vol. 60, n. 2, p , PESQUERO, João Bosco et al. Animais transgênicos. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, n. 27, p , PESQUERO, João B. et al. Aplicações dos animais transgênicos. On-line. Disponível em: cos.html. Acesso em: 8 nov PINKERT, C. A. Engenharia genética em animais domésticos. In: HAFEZ, B.; HAFEZ, E. S. E. Reprodução Animal. Barueri: Manole, p RUMPF, Rodolfo; MELO, Eduardo O. Produção de animais transgênicos: metodologias e aplicações. Brasília: Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, p. 6, 9,17,18. WALL, Robert J. et al. Genetically enhanced cows resist intramammary Staphylococcus aureus infection. Nature Biotechnology, v. 23, n. 4, p , REDVET: 2017, Vol. 18 Nº 9 Este artículo Ref _REDVET (090917_animales transgenicos) está disponible en concretamente en REDVET Revista Electrónica de Veterinaria está editada por Veterinaria Organización. Se autoriza la difusión y reenvío siempre que enlace con Veterinaria.org y con REDVET