Engenharia genética:

   Engenharia genética e modificação genética são termos para o processo de manipulação dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo deste. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do ADN num chamado "corpo de prova", geralmente para exprimir um gene. O objetivo é de introduzir novas características num ser vivo para aumentar a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, introduzindo uma nova característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima.

1- Enzimas de restrição:

   As enzimas de restrição são aquelas capazes de “cortar” uma molécula de DNA em pontos específicos. Existem centenas de tipos, e cada uma se liga a certa sequência de bases nitrogenadas. Uma molécula de DNA cortada com determinado tipo de enzima de restrição fornece pedaços de DNA que podem ser separados de acordo com o seu tamanho e carga elétrica, por meio da eletroforese.  

   A eletroforese é uma técnica que consiste em colocar uma amostra de algumas DNA, todos os fragmentos percorrem o gel em corrente elétrica. No caso do DNA, todos os fragmentos percorrem o gel em direção ao polo elétrico positivo, mas os menores se movimentam mais rapidamente que os maiores. Quando a corrente elétrica é desligada, os fragmentos param em posições diversas. Então é aplicada uma substância que permite visualizar as faixas de DNA sob luz ultravioleta. A distribuição dessas faixas é característica de cada DNA, portanto serve para identificar uma pessoa. Essa técnica é muito utilizada em investigações policiais.

2- DNA Recombinante:

   DNA recombinante (rDNA) é uma sequência de DNA artificial que resulta da combinação de diferentes sequências de DNAs. Essa técnica surgiu a partir da engenharia genética.

Histórico:

No ano de 1944 o pesquisador Oswald Avery, enquanto estava pesquisando a cadeia molecular do ácido desoxirribonucleico (DNA), descobriu que este é o componente cromossômico que transmite as informações genéticas e que este é o principal constituinte dos genes.

   Em 1961 os pesquisadores François Jacob e Jacques Monod estudaram o processo de síntese de proteínas nas células de bactérias e descobriram que o principal responsável por essa síntese é o DNA.

   Em 1972 o pesquisador Paul Berg realizou a primeira experiência bem sucedida onde foram ligadas duas cadeias genéticas diferentes: ele ligou uma cadeia de DNA animal com uma cadeia de DNA bacteriana.

   No ano de 1978 os pesquisadores Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith ganharam o Prémio Nobel de Fisiologia e Medicina por terem isolado as enzimas de restrição, que são enzimas normalmente produzidas por bactérias e que são capazes de cortar o DNA controladamente em determinados pontos levando à produção de fragmentos contendo pontas adesivas que podem se ligar a outras pontas de moléculas de DNA que também tenham sido cortadas com a mesma enzima. Juntamente com a ligase, que consegue unir fragmentos de DNA, as enzimas de restrição formaram a base inicial da tecnologia do DNA recombinante.

Utilização:

   Esta técnica tem sido cada vez mais desenvolvida e é usada com muitas finalidades. Algumas destas finalidades são:

-  A produção da insulina, os interferonas, a interleucina.

-  A produção de algumas proteínas do sangue: a albumina e o fator VIII.

-  A produção do hormônio do crescimento.

-  A produção de alguns tipos de ativadores das defesas orgânicas para o tratamento do câncer, como o fator necrosante de tumores.

-  A criação de vacinas sintéticas contra: malária e hepatite B.

-  A criação e desenvolvimento de biotecnologias para a pesquisa segura de substâncias cuja manipulação envolve alto risco biológico: vacinas que se preparam com vírus infecciosos, onde pode existir o risco de vazamento incontrolado.

-  Para a Clonagem.

-  Vida sintética.

-  Na transgênese, em que se introduz numa espécie uma parte do DNA de outra.

-  Teste de paternidade.

3- Organismos Geneticamente Modificados (OGMs):

   Organismos geneticamente modificados são aqueles cujo genoma foi alterado por meio de técnicas de engenharia genética. Pode-se ingerir um gene no genoma de um indivíduo, por exemplo. Para isso, é preciso primeiro isolar um fragmento de DNA contendo um ou mais genes de interesse econômico, científico ou médico. Em seguida, esse DNA é introduzido na célula-alvo, que pode ser um óvulo fecundado ou é incorporado à plasmídios, posteriormente inseridos em células bacterianas. As enzimas ligantes unem os segmentos formando uma DNA recombinante. O objetivo é que esse gene inserido se expresse no organismo modificado, produzindo uma proteína que ele era incapaz anteriormente, e também que seja copiado normalmente para as células-filhas durante a mitose.

Aplicações dos OGMs:

   A manipulação genética por meio da tecnologia do DNA recombinante é uma forma de melhoramento genético com a qual se pode obter, de maneira rápida e controlada, organismos com as características de interesse. Assim, é possível, por exemplo, desenvolver cultivares mais resistentes a doenças, a herbicidas, a geadas, a secas, com menos necessidade de adubo, com frutos maiores, com frutos mais doces, com frutos mais nutritivos, etc.

4- Organismos transgênicos:

   Um tipo específico de OGM são os organismos transgênicos, que são criados quando o fragmento de DNA inserido provém de outra espécie.

   A primeira aplicação comercial de um organismo transgênico talvez seja a que ocorreu em 1978, quando Herbert Boyer, na Califórnia, conseguiu produzir insulina humana após inserir esse gene na bactéria Escherichia coli.

  Existem outras aplicações farmacêuticas interessantes para produtos transgênicos. Podem-se desenvolver organismos que produzem substâncias como anticorpos e hormônios. Um exemplo é a introdução em vacas e cabras do gene que produz o fator anti-hemofílico, proporcionando um método barato para produção e distribuição dessa substância, já que esses animais passam a liberá-lo no leite.

   Outros animais transgênicos vêm sendo desenvolvidos com a finalidade de criar modelos de estudo para os processos patológicos humanos. Por exemplo, atualmente já são utilizados ratos transgênicos nos laboratórios de pesquisa sobre diversos tipos de câncer, e assim se pode investigar quando e como esses genes são ativados.

4 exemplos de organismos transgênicos:

Feijão, batata, ervilha e soja.

5- Clonagem de organismos:

   Organismos que apresentam o mesmo material genético são chamados dos clones. A clonagem ocorre de maneira natural em espécies que se reproduzem assexuadamente. Nesse caso, o novo indivíduo é um clone de seu progenitor, uma vez que se origina a partir de mitoses das células do corpo deste.

   A clonagem também pode acontecer artificialmente por meio de técnicas que permitem desenvolver um animal ou uma planta a partir de uma célula somática, ou seja, diferenciada, ou de seu núcleo.

   A clonagem de animais a partir de células somáticas teve um grande impulso em 1997, quando Ian Wilmut (1944-) e outros pesquisadores escoceses obtiveram sucesso ao clonar uma ovelha, que foi chamada Dolly (imagem).

A clonagem em animais consiste em inserir o núcleo de uma célula somática no citoplasma, de um óvulo, cujo núcleo foi previamente retirado.

- Aplicação da clonagem:

   A clonagem tem aplicações em diversos campos, como agricultura, pecuária e medicina.

   A clonagem de plantas é utilizada para obter cópias de indivíduos com alguma característica de interesse, como maior resistência às pragas. As técnicas de clonagem vegetal são mais simples e são utilizadas há mais tempo que as técnicas de clonagem animal.

   A clonagem de animais também visa obter cópias idênticas de indivíduos que apresentem, por exemplo, maior produção de leite ou carne.

   A clonagem em seres humanos tem fins terapêuticos, como a produção de órgãos ou tecidos para transplantes, evitando-se, assim, a rejeição.

- Terapia gênica:

 Terapia genética usando um Adenovírus como vetor. Um novo gene é inserido no adenovírus, que é usado para introduzir o DNAmodificado na célula humana. Se o tratamento for bem sucedido, o novo gene vai produzir uma proteína funcional.

   Após localizar um gene envolvido na expressão de uma doença genética, é possível estudar sua sequência de DNA e seu produto proteico. Com a compreensão dos mecanismos genéticos e moleculares de uma doença, pode ser possível desenvolver a terapia gênica.

   Essa terapia é uma estratégia terapêutica que utiliza a tecnologia do DNA recombinante para alterar o genoma do indivíduo que se pretende curar. O objetivo é reparar as deficiências de um gene (ou de um grupo de genes) afetado ou até mesmo inibir a expressão de certos genes nas células-alvo. Para isso a terapia pode envolver:

        ~ A substituição de um gene não funcional por uma cópia funcional;

        ~ A deleção de um gene não funcional;

        ~ A introdução de uma cópia gênica normal sem modificação do gene original; ou

         ~ A adição de um gene ausente no genoma.

      Em comparação com a criação de OGMs, que pode ser feita com óvulos fertilizados, uma grande dificuldade de implementar a terapia gênica é inserir o gene desejado em um grande conjunto de células de um indivíduo já crescido.

- Vetores de DNA:

   Diversos métodos vêm sendo desenvolvidos e aprimorados para o transporte de genes às células somáticas. São utilizados vetores que funcionam como veículos carregadores de genes para o interior das células. Em geral, esses vetores são de natureza biológica, como os vírus e bactérias.

   O tratamento de doenças humanas por meio da transferência de genes foi originalmente direcionado para doenças hereditárias, como é o caso das hemofilias e hemoglobinopatias. Atualmente, a maioria dos experimentos clínicos de terapia gênica em curso está direcionada para o tratamento de doenças adquiridas, como é o caso da AIDS, de doenças cardiovasculares e de diversos tipos de câncer.

   Embora as pesquisas para desenvolvimento de terapias gênicas venham se intensificando, essa é uma área nova do conhecimento, e até 2009 nenhum tratamento desse tipo havia saído da fase experimental. Além da dificuldade de inserir o novo fragmento de DNA em muitas células, também há o fato de que muitas enfermidades não são decorrentes de problemas em um único gene.


Fonte: Livro- Ser Protagonista/ Biologia 3° ano- Fernando S. dos Santos, João Batista V. Aguilar e Maria M. Argel de Oliveira.