Biologia Molecular e a Humanidade

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Animais Transgénicos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Formanda: Mª Helena L.S. Ribeirinho

Formadora: Drª Salomé Castanhas

 

 

Março de 1998

 

ANIMAIS TRANSGÉNICOS

  

 

INTRODUÇÃO

  

 

Animais transgénicos são aqueles cujo genoma foi alterado para incluir genes de outros animais ou outras espécies. Os genes seleccionados ou pedaços de DNA são transferidos por métodos da Biologia Molecular.

Assim, os animais transgénicos têm as suas propriedades hereditárias modificadas permanentemente, pela introdução de DNA recombinante nas suas células embrionárias.

As técnicas transgénicas têm sido aplicadas a diversas espécies incluindo ovelhas, vacas, galinhas, cabras, peixes, porcos e coelhos mas, os ratos têm sido, sem dúvidas os animais mais utilizados e com maior sucesso.

 

  HISTORIAL

  

Antes da actual "revolução" em genética molecular aplicada, o único método prático para o estudo da regulação e função dos genes dos mamíferos era a utilização de mutantes espontâneos.

Desde os anos setenta tem sido possível introduzir fragmentos de DNA em células procarióticas e eucarióticas, in vitro, e induzir a expressão do DNA estranho nessas células.

Nessa década as experiências foram realizadas utilizando células de carcinomas de embriões e células de teratocarcinoma para construir ratos (Brinster, 1974; Mintz e Illmensec, 1975; Bradley e col. 1984). Nesses ratos, as células de cultura provenientes de uma estirpe de rato eram introduzidas em embriões de outra estirpe de ratos por agregação directa de embriões ou por injecção quando o embrião se encontrava em fase de blastocisto. O rato adulto poderia ser produzido por contribuições celulares de vários "progenitores" e poderia manifestar características de cada estirpe.

Outro tipo de transferência do genoma animal envolvia a transferência do núcleo inteiro de um embrião, directamente para um oócito anucleado de uma estirpe receptora diferente (Mcgrath e Solter, 1983). Estes animais transgénicos eram produzidos sem qualquer técnica recombinante de DNA e representam marcos importantes nos mecanismos da regulação genética nos mamíferos.

O passo seguinte da evolução da tecnologia transgénica relacionou-se com a infecção por retrovírus de embriões de rato pré-implantados (Jaenisch e Mintz, 1974; Jaenisch, 1976). A informação do vírus foi tranferida com sucesso para o genoma do animal receptor e a técnica de utilização dos retrovírus como vectores para sequências específicas de DNA "estranho" foi rapidamente desenvolvida (Stuhlmann e col., 1984).

Em 1980 foi produzido o primeiro rato transgénico.

Em 1982 foi criado, com hormona de crescimento, um rato transgénico gigante, cuja fotografia foi capa da Nature nesse ano, tendo representado um marco na Biologia Molecular.

Na década de oitenta, abria-se uma nova perspectiva para a agricultura: a manipulação de animais, a nível do genoma de embriões, resultou num "super-porco" que poderia crescer mais rapidamente que os da sua espécie e produzir mais carne. A ideia poderia ser ampliada ao gado com enormes vantagens económicas. No entanto, rapidamente se descobriu que os porcos experimentais eram inférteis, desenvolviam artrite, úlceras e todo um conjunto de anormalidades que puseram de lado os projectos de produção de super-animais.

Em 1987, desenvolveu-se o 1º rato para produzir um medicamento para utilização humana, tPA ( Tissue Plasminogen Activator ) para tratamento de sangue.

Nos últimos anos, têm decorrido pesquisas em laboratórios de várias Universidades, no sentido de criar animais transgénicos cujo genoma é modificado por engenharia genética de forma a produzirem medicamentos para a espécie humana. O touro Herman foi o primeiro bovino transgénico criado com essa finalidade. Estes animais transgénicos estão a ser criados por grandes companhias farmacêuticas e manter-se-ão, certamente, separados daqueles que se destinam à alimentação.

Este fenómeno, conhecido por pharming encontra-se actualmente em fase de desenvolvimento e prevê-se uma provável comercialização destes medicamentos no ano 2000.

O mais recente projecto em que se aplica a tecnologia transgénica é o domínio do transplante de orgãos. Duas companhias farmacêuticas norte-americanas bem como uma outra no Reino Unido, são as pioneiras na utilização de porcos transgénicos para produzirem orgãos para transplante. A porca Astrid é um exemplo desses primeiros animais transgénicos planeados para a produção de orgãos compatíveis com o organismo humano.

Os porcos foram os animais seleccionados como os melhores dadores de orgãos visto terem uma fisiologia e um tamanho semelhantes aos humanos, além do facto de serem bastante abundantes.

Os orgãos dos porcos comuns não podem ser utilizados em transplantes porque o sistema imunitário humano os rejeita fortemente, provocando a morte do receptor em poucas horas. Os porcos transgénicos produzidos pelas três companhias atrás referidas, são geneticamente alterados para que os seus orgãos recebam uma "camuflagem" de proteínas humanas, no sentido de não virem a ser rejeitados pelo sistema de defesa do organismo humano.

Os investigadores nesta área prevêem que os primeiros transplantes com orgãos de porcos transgénicos ocorram dentro de poucos anos.

   

TÉCNICAS UTILIZADAS

  

Nos últimos anos, várias técnicas têm sido utilizadas para produzir animais transgénicos:

Contudo, a técnica mais usada, e com maior sucesso, para a produção de animais transgénicos tem sido a pronuclear microinjection. Com esta técnica, sequências transgénicas com cerca de 50 kilobases /Kb), com origem em vírus, plantas, invertebrados ou vertebrados, podem ser introduzidas no genoma de mamíferos, onde podem expressar-se quer em células somáticas quer em células germinativas.

 

A teoria em que se baseia esta técnica é simples: pegar num ovo artificialmente fertilizado, injectar no seu núcleo algumas centenas de cópias do gene desejado para que se incorporem nos cromossomas e, em seguida, implantar esse ovo numa mãe de aluguer para que se desenvolva num animal transgénico. Na prática, o processo é extremamente delicado e o sucesso tem sido inferior a 1%.

A notícia do primeiro rato transgénico produzido por pronuclear microinjection data de 1980 (Gordon e col.,1980). No entanto, apesar de se ter provado que o material genético recombinante do vírus se tinha integrado no genoma do rato, ocorreram rearranjos que impediram a sua expressão fenotípica. Em 1981, Brinster e col., Costantini e Lacy, provaram que os transgenes integrados eram capazes de expressão funcional, utilizando esta técnica.

A primeira alteração fenotípica visível em ratos transgénicos foi descrita em 1982 e relaciona-se com a hormona do crescimento (Palmiter e col., 1982)

Actualmente, estão publicados vários milhares de trabalhos, maioritariamente dedicados aos efeitos da micro-injecção de sequências de genes de vírus no crescimento e patologia dos mamíferos.

A pronuclear microinjection para a produção de animais transgénicos resulta da introdução de sequências de DNA purificadas, em cromossomas de ovos de mamíferos fertilizados. Se este material genético transferido (transgene) se integrar num dos cromossomas do embrião, o animal nascerá com uma cópia da nova informação em todas as suas células.

A integração do DNA estranho tem que acontecer muito precocemente, antes da primeira divisão, senão produzir-se-á um animal mosaico no qual muitas células não possuem o novo gene. Por este motivo, o DNA transgénico é introduzido no zigoto o mais cedo possível, no período pronuclear, imediatamente antes da fertilização. Após a entrada do espermatozóide no oócito, os pronúcleos masculino e feminino são microscopicamente visíveis como estruturas individualizadas. Normalmente, o pronúcleo masculino pode distinguir-se porque é maior que o feminino e também porque se encontra mais próximo da periferia do oócito. O transgene pode ser microinjectado em qualquer dos dois pronúcleos com resultados equivalentes.

 

 

O animal resultante, que recebeu o DNA transgénico, passa a ser referido como o fundador – the founder (Fo) – de uma nova linhagem transgénica. Se as células germinativas do animal fundador transmitirem estabilidade transgénica, todos os descendentes deste animal pertencem a uma linhagem transgénica única.

 A integração do DNA estranho no genoma de um embrião é geralmente um acontecimento aleatório no que diz respeito ao locus cromossómico. A probabilidade de um enxerto idêntico em dois embriões que recebem o mesmo transgene é muito pequena. Para além disso, é impossível regular exactamente quantas cópias do transgene serão introduzidos no embrião e quantas se ligarão numa única cadeia linear. Muitos estudos encontraram enormes diferenças na expressão de um transgene específico em embriões devido somente à diferente localização dos locci. O número de cópias do transgene que se junta ao genoma do fundador está normalmente relacionado com o nível de expressão do transgene no animal.

O transgene integra-se em sequências de genes funcionais de forma aleatória. A interrupção da expressão normal de um gene endógeno pode não ter consequências ou ser letal.

Pelo contrário, pode também ser observável quando o enxerto interfere com a expressão de um gene endógeno que está activo.

Estas mutações distinguem-se do verdadeiro fenótipo transgénico porque apenas uma única linhagem exibe o defeito. As mutações podem atingir qualquer sistema incluindo os orgãos dos sentidos, o sistema cardiovascular, o sistema nervoso e sistema reprodutor e, grandes anormalidades morfogenéticas podem ser observadas.

A identificação do locus onde se deu a inserção do transgene é de grande valor porque localiza o locus de um importante gene endógeno.

Uma vez que o locus do novo transgene está presente apenas num cromossoma de um dado par, o genótipo do fundador designa-se hemizigótico para o transgene e não heterozigótico.

Um genótipo homozigótico, no qual dois alelos transgénicos estão presentes, pode ser produzido pelo cruzamento de um par de hemizigóticos F1. Obviamente, o cruzamento de um par de animais com transgenes idênticos mas de linhagens com fundadores diferentes não pode resultar num verdadeiro homozigótico.

O sucesso da técnica de micro-injecção exige uma colecção de um grande número de embriões cuidadosamente seleccionados, ao longo do tempo, a partir de um grupo de fêmeas dadoras sincronizadas reprodutivamente. Para além disso, a técnica de micro-injecção e transferência de embriões para uma fêmea receptora apropriada tem que ser efectuada com extremo cuidado.

Claro que o sucesso de todas estas capacidades de manipulação depende, em último caso da construção e preparação dos fragmentos de DNA transgénico a serem injectados.

 

 APLICAÇÕES

 

 Em pouco mais de vinte anos de história, a Biotecnologia estendeu a sua utilidade a vários campos de acção.

No caso dos animais transgénicos, estes podem oferecer novos e melhores processos para a compreensão, prevenção e tratamento das doenças humanas.

A sua utilização na pesquisa biomédica pode contribuir grandemente para a melhoria da qualidade de vida dos seres humanos, produzindo novos e melhores medicamentos.

Na indústria farmacêutica estes animais podem ser utilizados com vários propósitos:

 

 

 

  Outra área de pesquisa tem sido a produção de anticorpos específicos para que os bebés prematuros obtenham maior protecção contra as doenças desde o seu nascimento.

As aplicações dos animais transgénicos não se resumem à indústria farmacêutica. No campo da medicina são várias as potencialidades; a produção de orgãos para transplantes, como já foi mencionado, tem vindo a assumir particular interesse nas investigações dado o elevado número de mortes em consequência de falta de dadores.

Também na agricultura e no domínio da produção alimentar a aplicação destes animais poderá ter grande interesse.

No domínio do Ambiente, a intervenção biotecnológica promete igualmente cenários animadores para a defesa da natureza e simultaneamente para a rentabilização da produção industrial. Os melhores exemplos referem-se a novos processos de produção, menos dispendiosos, menos perigosos e tão ou mais eficazes que os processos tradicionais. É o caso da produção de microorganismos para fabrico de plástico. O tratamento de águas residuais, a produção de combustíveis alternativos, a extracção de alguns minérios e a limpeza de locais afectados por substâncias poluentes são outras áreas em que os microorganismos manipulados pela biotecnologia poderão vir a desempenhar um importante papel.

   

PROBLEMAS ÉTICOS

 

  A expansão das intervenções biotecnológicas não tem decorrido sem discussão. As primeiras dúvidas surgiram em 1974, num artigo do norte-americano Paul Berg, publicado pela revista Nature, em que se expressam sérias preocupações em relação às consequências que poderiam resultar da introdução no meio ambiente de microorganismos geneticamente manipulados.

O documento alertou a comunidade científica e acabou por gerar um debate acalorado entre investigadores, políticos e a opinião pública internacional em torno da questão dos "efeitos" dos produtos biotecnológicos.

Os grupos defensores dos direitos dos animais criticam a Engenharia Genética como sendo uma tecnologia cruel para os animais.

O público em geral manifesta a sua preocupação face a esta tecnologia. Essa inquietação diz respeito a questões éticas – quando se introduzem genes humanos no material genético de um porco é inevitável questionarmo-nos sobre o facto do porco ter o direito de não ser mais do que um porco. Terá o Homem o direito de manipular geneticamente os outros seres vivos? Devem ou não os animais geneticamente manipulados reproduzir-se? Quem poderá garantir que os alimentos que consumimos não foram manipulados com um gene de um ser humano?

Há também preocupações em relação à segurança do consumo de alimentos que resultam de animais transgénicos. A desconfiança das pessoas e a apreensão que experimentam face a produtos alimentares com novas características tem sido particularmente marcada pelos crescentes indícios dos efeitos cancerígenos de vários aditivos alimentares.

Relativamente aos ambientalistas, a preocupação no que respeita à Engenharia Genética não é tanto a técnica em si mas sim a imprevisibilidade das suas consequências ecológicas, para mais quando essa técnica surge associada a fortes interesses económicos, maus conselheiros no que toca a prudência.

Surgem ainda algumas preocupações quando à possibilidade de perdas da variabilidade genética.

O temor associado à manipulação genética é ilustrado pela parábola do Dr. Frankenstein. Querer criar a criatura perfeita a partir de pedaços de outras pode resultar numa mostruosidade e, o que é pior, numa mostruosidade incontrolável. Ninguém tem dúvidas que as implicações da Engenharia Genética são difíceis de prever e só a longo prazo as consequências se farão sentir.

De acordo com o Professor de Engenharia Genética, Rui Vidal, da Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa "A tecnologia genética é demasiado prometedora para ser rejeitada à partida, com base na desconfiança". Este investigador acredita que "a população precisa de ser esclarecida e de receber educação sobre manipulação genética" opinião que, aliás, é partilhada por grande número de cientistas e investigadores.

Para além do incremento da informação ao público em geral, é igualmente importante a instituição de Comités para estudo dos problemas e das implicações éticas da biotecnologias, estimular a discussão pública e criar regulamentação a nível governamental que legisle sobre esta matéria.

Entretanto, decorrem as investigações no domínio da criação de seres transgénicos, as grandes companhias farmacêuticas competem para ver qual será a primeira a ganhar o lucrativo mercado dessa indústria e o público questiona-se sobre o facto desta nova e radical tecnologia ser ou não aceitável. De acordo com Anne Lavery uma coisa é certa: Uma pessoa que tenha um transplante de coração de porco nunca mais olhará da mesma maneira para uma sanduíche de carne de porco.

 

NETOGRAFIA

 

http://www.cmb.ki.se/deok/corefac_transan.html

http://pm.znet.com/lelend/dec1995/in7-dec.html

http://transgenics.bhs.uab.edu/

http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/courses/BIO_343/lecture/transan.html

http://adams.bcm.tmc.edu/Cores/transgenic.html

http://www.twics.com/~wheels/jztae2.html

http://www.uiowa.edu/~vpr/research/units/transgen.htm

http://www.med.upenn.edu/path/core/transgenic.html

http://www.criver.com/techdocs/transgen.html

http://www.nejm.org/publicM/1996/0334/0010/0653/1.html

http://www.nppc.org/Issue%20Handbook/Transgenic.html

http://www.novodk/backgrou/position/transani.html

http://www.life.uiuc.edu/biotech/transgenic.html

http://www.nal.usda.gov/bic/Education_res/iastate.info/bio10.html

http://darwin.ceh.uvic.ca/bigblue/bbinfo.htm

http://c1.mond.org/9510/951010b.html

http://www.bal.umn.edu/annrpt/1196/research/bio1.html

http://cjsinet.cadmus.com/get_doc/1939575/1974

http://genetics.uiowa.edu/phd/lists/eukaryotic_gene_expression/Sigmund.spml

http://www.kslab.ksa.se/1-40tra_htm.htm#s19