ENGENHARIA GENÉTICA E BIOTECNOLOGIA Prof: Renato (feijão)
Célula - Tronco
CÉLULAS TRONCO - DEFINIÇÃO Células: NÃO - diferenciadas NÃO - especializadas; São células com ALTA capacidade para se dividir por período indefinido em cultura e dar origem a células especializadas;
As células sanguíneas são renovadas a partir de células tronco presentes (~1%) na medula óssea. Renovação celular a partir de células tronco célula tronco do adulto - multipotente -
Principal interesse no uso das células-tronco Clonagem terapêutica de células tronco; Terapia celular: Reposição de células doentes ou não funcionais por células saudáveis; Doenças: Câncer, Neurológicas, injúrias da medula espinhal, diabetes, cardíacas.
Tipos de células tronco Células tronco embrionária; Células tronco adulta;
Células tronco embrionárias: Totipotentes e pluripotentes; Células primitivas de embrião que tem potencial para se tornarem uma variedade de tipos celulares.
Tronco Embrionárias Totipotente: Capacidade de originar todo tipo de célula do corpo e a placenta; Pluripotente: Capacidade de originar todo tipo de célula do corpo;
Mórula
Blástocisto
Células tronco embrionárias Como obter???? coletando o embrião diretamente;
Células tronco adultas São células multipotentes possuem uma capacidade menor de diferenciação; Exemplo: Células da medula óssea, células da pele, células do fígado, do cordão umbilical = tecidos com alta capacidade de renovação celular.
Células tronco adultas Células tronco adultas são dotadas de um fenômeno: PLASTICIDADE; Plasticidade: Ex: Célula hematopoiética neurônios; Célula hematopoiética célula miocárdio; Célula hepática células β;
Células tronco do adulto São encontradas na medula óssea, cordão umbilical, endósteo, periósteo, células musculares e outros tecidos
ORGANISMOS GENETICAMENTES MODIFICADOS = TRANSGÊNICOS OGM s; Um ser vivo se torna transgênico quando, por meio da engenharia genética, recebe genes de outra espécie. Assim, o ser vivo cujo código genético foi modificado, passará a ter novas características específicas que não possuía antes.
Mecanismos para transferir genes Técnica do DNA recombinante utilizando plasmídeos; Biobalística;
Tecnologia do DNA Recombinante É um conjunto de técnicas que permite aos cientistas identificar, isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Um exemplo seria o isolamento, extração e o enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli.
Plasmídeos Bactérianos Escherichia coli ciclo de vida rápido em relação aos organismos superiores; cultivo de um grande número de indivíduos em um espaço pequeno; apresenta menor número de genes em relação aos organismos superiores; divisão celular por fissão binária. Principal: Plasmídeos;
Bactérias - Plasmídeos Em Engenharia Genética, genes "estranhos" a bactéria podem ser incorporados aos seus plasmídeos, e assim, tais bactérias passam a produzir as proteínas que esses genes codificam; Plasmídeos R (resistência).
Tecnologia do DNA recombinante 1º 1977 = bactéria produziu somatotrofina; A insulina que os diabéticos utilizam é de origem bacteriana;
Críticas aos transgênicos OMS não são seguros Riscos para o ambiente: Superpragas Mais resíduos tóxicos Redução do efeito de pesticidas Morte de insetos benéficos A vida microbiana do solo pode ser afetada
ALIMENTOS TRASNGÊNICOS QUAIS OS RISCOS???? Os transgênicos podem representar um aumento de riscos para a saúde dos consumidores. Alergias Intoxicações Câncer
LISTA DE ALIMENTOS TRANSGÊNICOS SITE DO GREENPEACE ALIMENTOS INFANTIS: GERBER (Novartis) - Colheita especial papinha
ARO (Makro) Farinha de milho DAFAP S Farinha de milho Fubá Farofa pronta OETKER Mistura p/ pão de queijo Massa salgada Farinhas e Grãos
Óleos ARO (Makro) - Óleo de soja CAMPESTRE - Óleo de soja GREAT VALUE (Wal-Mart) - Óleo de milho; Óleo de soja LIZA (Cargill) - Óleo de soja; Óleo de milho OLIVA (Cargill) - Óleo composto de soja e oliva OLIVARES (Paladar) - Óleo composto de soja e oliva SALADA (Bunge) - Óleo de milho; Óleo de soja SOYA (Bunge) - Óleo de soja
Molhos e Condimentos AJINOMOTO - Sazon (todos os sabores); Hondashi tempero; Caldo de carne/galinha BUNGE - Maionegg s CEPÊRA - Molho de tomate (todos os tipos) ; Molho inglês; Molho shoyu GREAT VALUE (Wal-Mart) Ketchup; Molho de tomate (todos os tipos); Molho inglês; Molho shoyu LUPPINI - Molho de tomate (todos os tipos); Maionese; Molhos p/ tempero (todos os tipos) MAIS POR MENOS (Wal-Mart) Maionese; Molho de tomate (todos os tipos) MARINARA (Quero) - Molho de tomate (todos os tipos) MESA (Leco) - Maionese SOYA (Bunge) - Maionese
Enlatados GREAT VALUE (Wal-Mart) Atum; Milho verde MAIS POR MENOS (Wal-Mart) - Milho verde MARINARA (Quero) - Milho verde
Sopas e Pratos Prontos CAMIL - Arroz caipira HEMMER Cremes; Sopas LA TABLE D OR - Fondue (todos os tipos)
Sobremesas BOA SORTE (Bunge) - Mistura p/ bolo DONA BENTA - Mistura p/ bolo DUCOCO - Mistura p/ sobremesa GREAT VALUE (Wal-Mart) - Geléias (todos os tipos) LINEA - Mistura p/ bolo - Geléia Diet (todos os tipos) OETKER - Mistura para pudim; Mistura para fl na - Mistura para sorvete - Mistura para chantilly Mistura para bolo PAULISTA (Danone) - Flan/pudim Manjar - 18 Matinais e Cereais BRISTOL E MEYERS Pro Sobee - Sustagem CAFÉ DO PONTO - Pó p/ cappuccino DUCOCO - Achocolatado Chomax GREAT VALUE (Wal-Mart) Achocolatado - Pó p/ cappuccino - Leite em pó modificado KELLOG S - Cereal matinal (todos os tipos) ATIVA SOY (Nutrimental) - Barra de soja BATAVO - Chocomilk BIG * Amido de milho - Cereal matinal (todos os tipos) - Stick de cereal (todos os tipos) CARREFOUR - Cornflakes COMPRE BEM / BARATEIRO Achocolatado - Capuccinos SOL (Bunge) - Mistura para bolo VIGOR (Leco) - Flan VIRMONT - Gelatina light (todos os tipos)
CLONAGEM A clonagem está relacionada à reprodução assexuada, o que pode levar a erros quando utilizada para animais vertebrados (SEIDEL, 1983), no entanto, em diferentes áreas da ciência, utiliza-se o termo clone. Na microbiologia, esta definição refere-se a uma população de microorganismos geneticamente idênticos. Em biologia celular, clone está relacionado à multiplicação de determinadas células em cultivo. Clones, na biotecnologia da reprodução, refere-se à produção de indivíduos idênticos em larga escala (LUCAS-HAHN, 1995).
Clone = grego Klon = broto 1903, botânico H. J. Webber: Qualquer grupo de células ou organismos produzidos assexuadamente de um único ancestral. Surgem: Fissão embrionária ou por Transferência nuclear.
Para que clonar humanos? Eticamente inviável. Ressuscitar parentes ou entes queridos?
Dolly: primeira experiência de clonagem A primeira experiência com clonagem de animais ocorreu no ano de 1996, na Escócia, no Instituto de Embriologia Roslin. O embriologista responsável foi o doutor Ian Wilmut. Ele conseguiu clonar uma ovelha, batizada de Dolly. Após esta experiência, vários animais foram clonados, como por exemplo, bois, cavalos, ratos e porcos.
DOLLY MORREU DE ARTROSE 1 entre 277 embriões; 29 entre 277 chegaram até a fase de mórula ou blastocisto; Envelhecimento precoce provocado pela idade genética do clone Problemas éticos!
Lei de Biossegurança Art. 6o Fica proibido: IV Clonagem humana;
GENOMA O QUE É GENOMA? Conjunto de todo o material genético que estabelece a identidade de uma espécie; Genoma = DNA nuclear + DNA citoplasmático: Genoma nuclear Genoma mitocôndrial Genoma cloroplástico (vegetais) Pode ser formado por: DNA: a maior parte dos organismos RNA: vírus
PROJETO GENOMA HUMANO - FILME Projeto coordenado pelo Departamento de Energia e Institutos Nacionais de Saúde dos E.U.A. E.U.A., Reino Unido, Japão, França, Alemanha e China e + 12 países. 1986 início do projeto piloto. 1990 início oficial
OBJETIVOS DO PGH Determinar a seqüência completa dos 3 bilhões de pares de nucleotídeos do DNA humano; Localizar os cerca de 30.000-40.000 genes dentro do genoma humano; Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.
QUANTOS GENOMAS COMPLETOS EXISTEM NO MOMENTO? O número altera a cada dia: Vírus: > 1.000 Bactéria: > 100 Archaea: > 16 Eucariontes: > 9 Primeiro genoma completo DNA mitocondrial humano (1981) com 16.159 pb.
ALGUNS GENOMAS FINALIZADOS Homem, chimpanzé, cachorro, galinha, camundongo, rato, abelha, boi, arroz, canade-açúcar, milho, Anopheles, Drosophila melanogaster.
SEQÜÊNCIA COMPLETA - GENOMA HUMANO Abril de 2003 - durante as comemorações de 50 anos da molécula de DNA. Onde encontrar a seqüência: University of California: http:///genome.ucsc.edu
BENEFÍCIOS DO PROJETO GENOMA HUMANO Uso de animais transgênicos e clonagem de embriões para transplante de órgãos. Entendimento dos mecanismos de envelhecimento, obesidade, etc. Testes genéticos melhorados baseados em avanços tecnológicos - detecção mais precisa de assassinos e outros criminosos. Teste de paternidade e maternidade.. Desenvolvimento de novos medicamentos através de organismos transgênicos. Melhoramento genético de plantas e animais para uso humano. Estudos de evolução e migração humana (uso de marcadores genéticos).
Impressões Digitais do DNA (DNA Fingerprints) Exame de DNA; Com base no estudo de uma bateria de 12-20 microssatélites, é possível obter perfis genéticos praticamente indivíduoespecíficos, muito úteis na investigação de paternidade, identificação de vítimas e criminosos.
DNA Fingerprints MICROSSATÉLITES Seqüências hipervariáveis (também chamadas polimórficas) Seqüências repetitivas de 1 a 4 pb com distribuição ao longo do genoma.
O polimorfismo destas seqüências é resultado de diferentes rearranjos envolvendo segmentos de DNA de tamanhos diferentes. Herança Mendeliana (os filhos sempre recebem metade dos alelos de origem materna e metade de origem paterna).
Polimorfismo é devido as diferenças no número de repetições; São também conhecidos como Variable Number Tandem Repeats (VNTRs).
PATERNIDADE
PCR
PCR A partir da PCR é possível obter-se cópias de uma parte do material genético em quantidade suficiente que permita detectar e analisar a seqüência que é alvo do estudo. Durante o processo, o DNA original é copiado por uma enzima, a TAC DNApolimerase, que duplica uma pequena parte da molécula de DNA.
PCR Parte a ser duplicada é selecionada por dois iniciadores (primers) - oligonucleotídeos sintéticos de RNA, complementares ao DNA fita molde - combinam-se exatamente com cada região terminal da parte a ser copiada. Máquina de PCR (termociclador) - é basicamente um forno controlado por computador, onde um programa controla o tempo e a temperatura.
ETAPAS DA ANÁLISE 1- Extração do DNA da amostra que se pretende estudar. 2- Purificação do DNA. 3- Preparação de uma mistura chamada Master Mix, que conterá todas as substâncias necessárias à síntese de novas cópias de DNA 4- Incubação em um termociclador, que é o aparelho responsável pela execução de todos os ciclos da reação, aquecendo e resfriando os tubos. 5- Eletroforese em gel de poliacrilamida dos produtos da PCR. 6- Revelação e fixação do gel.
RESULTADOS DOS TESTES