Terapia Genética é o tratamento de doenças baseado na transferência de material genético. Em sua forma mais simples, a terapia genética consiste na inserção de genes funcionais em células com genes defeituosos, para substituir ou complementar esses genes causadores de doenças. A maioria das tentativas clínicas de terapia genética atualmente em curso são para o tratamento de doenças adquiridas, como AIDS, neoplasias malignas e doenças cardiovasculares, mais do que para doenças hereditárias. Em alguns protocolos, a tecnologia de transferência gênica vem sendo usada para alterar fenotipicamnete uma célula de tal modo a torná-la anti-gênica e assim desencadear uma resposta imunitária. De maneira análoga, um gen estranho pode ser inserido em uma célula para servir como um marcador genotípico ou fenotípico, que pode ser usado tanto em protocolos de marcação gênica quanto na própria terapia genética. O panorama atual indica que a terapia genética não se limita às possibilidades de substituir ou corrigir genes defeituosos, ou eliminar seletivamente células marcadas. Um espectro terapêutico muito mais amplo se apresenta à medida em que novos sistemas são desenvolvidos para permitir a liberação de proteínas terapêuticas, tais como, hormônios, citocininas, anticorpos, antígenos ou novas proteínas recombinantes.
A tecnologia básica envolvida em qualquer aplicação de terapia genética é a transferência gênica. A maneira mais simples de transferir genes para a célula e tecidos é por meio do inoculação de DNA puro, com técnicas de microinjeçào; eletroporação e o método biobalístico. Métodos mais elaborados e mais eficientes incluem a administração de DNA encapsulado (e.g., lipossomos); ou através de vetores virais, que podem ser fragmentados de DNA de vírus contendo o DNA a ser transferido; ou mesmo a partícula viral formada por proteínas virais empacotando um DNA viral modificado de maneira a tornar o vetor menos tóxico, menos patogênico ou não patogênico.
Diversos tipos de vetores são utilizados com o objetivo de levar o DNA terapêutico ao núcleo das células-alvo. Outra forma de transferência de mensagem genética envolve a entrega de RNA diretamente ao citoplasma das células, mas o RNA é mais instável que o DNA, o que limita a aplicação dessa modalidade de transferência gênica. O uso de mitocôndrias ou DNA mitocondrial (mtDNA) como vetores gênicos citoplasmáticos tem aplicação potencial na reposição do mtDNA a células com deficiência no metabolismo energético da fosforilação oxidativa causada por mutações no mtDNA. Afora o núcleo, a mitocôndria é a única organela que possui seu próprio DNA.
segunda-feira, 22 de setembro de 2008
Código Genético humano. O que é???
Em termos genéricos é o conjunto dos genes humanos. Neste material genético está contida toda a informação para a construção e funcionamento do organismo humano. Este codigo está contido em cada uma das nossas células. O genoma humano distribui-se por 23 pares de cromossomos que, que por sua vez, contêm os genes. Toda esta informação é codificada pelo ADN (ácido desoxirribonucleico) que se organiza numa estrutura de dupla hélice, formada por quatro bases que se unem invariavelmente aos pares - adenina com timina e citosina com guanima.
A ordem particular do alinhamento dos pares ao longo da cadeia corresponde à sua sequenciação. Estas sequências que codificam as proteínas são os genes, que constituem a menor parte do ADN. Para além dos genes, o ADN é constituído na sua maior parte por material genético inativo(97%), o qual aparentemente não possui qualquer utilidade. Estudos recentes mostram que material não pode ser desprezado. Coloca-se a hipótese do mesmo desempenhar funções de coordenação e de conservação do ADN.
A ordem particular do alinhamento dos pares ao longo da cadeia corresponde à sua sequenciação. Estas sequências que codificam as proteínas são os genes, que constituem a menor parte do ADN. Para além dos genes, o ADN é constituído na sua maior parte por material genético inativo(97%), o qual aparentemente não possui qualquer utilidade. Estudos recentes mostram que material não pode ser desprezado. Coloca-se a hipótese do mesmo desempenhar funções de coordenação e de conservação do ADN.
Projeto: Mapeamento do Genoma Humano.
Objetivo Específico do Projeto Genoma Humano
A grande meta do Projeto Genoma Humano é ler e entender estas instruções. Em outras palavras, é nada menos que a busca do completo entendimento da base genética do Homo sapiens, incluindo a base genética das doenças. De posse desse conhecimento, o objetivo seguinte é aplicar tecnologia para alterar, quando preciso, algumas das instruções, visando aperfeiçoar o ser humano e livrá-lo de doenças e outros fatores limitante.
Os Números da Genética
O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células. Na maioria das células existe um núcleo, onde se encontra algo essencial: o genoma humano, uma estrutura contendo o projeto de construção e funcionamento do corpo. O genoma é encontrado no núcleo das células sob a forma de 46 filamentos enrolados em pacotes chamados cromossomos, que incluem também moléculas de proteínas associadas.
Se desenrolássemos estes fios e os ligássemos em série, eles formariam um frágil cordão com cerca de 1 metro e meio de comprimento, e apenas 20 trilionésimos de largura! Este fantástico cordão que encerra o código genético é na verdade constituído por uma gigantesca molécula, conhecida como ácido desoxirribonucléico — o DNA.
A estrutura espacial do DNA, descoberta em 1953 por James Watson e Francis Crick, através de estudos de difração de raios-X, tem a forma de uma dupla hélice, a famosa "escada helicoidal".
É como se fosse uma escada flexível formada por duas cordas torcidas, ligadas por degraus muito estreitos. Cada "corda" é um arranjo linear de unidades semelhantes que se repetem, chamadas nucleotídeos, e se compõem de açúcar, fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro bases nitrogenadas no DNA, as quais se unem aos pares para formar os "degraus" da escada: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Um dado fundamental no mecanismo de funcionamento do DNA é o fato de que A e T se atraem mutuamente, da mesma forma que C e G. Elas obedecem rigorosamente à regra de que só podem se unir destas duas maneiras: A se liga a T e G se liga a C. Não pode existir no DNA um par de bases formado de adenina e citosina, ou de timina e guanina, por exemplo. A ordem particular em que as bases se alinham ao longo da cadeia de açúcar e fosfato é chamada a seqüência nucleotídica do DNA. Essa seqüência é característica para cada organismo e encerra milhões de sinais que a célula consegue interpretar como instruções para a fabricação de proteínas, como veremos a seguir.
Como funciona o Código Genético
O corpo humano conta com 20 aminoácidos diferentes, que se unem em diferentes seqüências, para constituir as diferentes proteínas necessárias à sua estrutura e funcionamento. O organismo humano pode sintetizar pelo menos 80 mil diferentes proteínas.
A instrução para que as células fabriquem uma proteína específica é dada por um segmento da cadeia de DNA contendo uma seqüência específica de bases. Isso é o que constitui o gene: um segmento de DNA que contém a mensagem completa para a síntese de uma proteína. Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma "sentença", cujas letras seriam as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases (codons), na seqüência ao longo da "corda" do DNA, seriam as "palavras", as quais sinalizam às células um determinado aminoácido a ser usado na síntese da proteína. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina. Um fragmento do DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são, respectivamente, ácido glutâmico, metionina e alanina.
Desvendar o seqüenciamento das bases dentro do DNA, para cada organismo, é desvendar o seu código genético, o "segredo" de sua formação e de seu funcionamento, pois o DNA é o "manual de instruções" usado pela célula.
Os Números da Genética
O padrão genético da espécie humana -- o genoma humano -- contém de 60 a 80 mil genes, cada um deles contendo instruções sobre como as células devem produzir um determinado tipo de proteína.
Uma vez que 3 bases codificam um aminoácido, uma proteína codificada por um gene de tamanho médio (contendo 3 mil pares de bases, por exemplo), conterá mil aminoácidos.
O número total de pares de bases é o que geralmente determina o tamanho do genoma: o genoma do homem contém aproximadamente 3 bilhões de pares de bases; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões.
Os cientistas calculam que a diferença entre o DNA do homem e o DNA do chimpanzé é de apenas 2%.
Entre os estudos de organismos não-humanos, o seqüenciamento genético da bactéria Xylella fastidiosa é uma contribuição brasileira ao Projeto Genoma. Banco de Dados Microbiológicos do TIGR)
Um aspecto particular do Projeto Genoma Humano norteamericano é que ele procura abordar também os aspectos éticos, legais e sociais envolvidos.
O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:
— Identificar e fazer o mapeamento dos 80 mil genes que se calcula existirem no DNA das células do corpo humano;
— Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA humano;
— Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.
Como parte deste empreendimento, paralelamente estão sendo desenvolvidos estudos com outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolver tecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genética humana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todos os organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, o conhecimento adquirido a partir de genomas não-humanos freqüentemente leva a novas descobertas na biologia humana.
Significado de mapeamento e seqüenciamento do genoma
O PGH tem como um objetivo principal construir uma série de diagramas descritivos de cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, é necessário: dividir os cromossomos em fragmentos menores que possam ser propagados e caracterizados; e depois ordenar estes fragmentos, de forma a corresponderem a suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento).
Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüência das bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. O objetivo é descobrir todos os genes na seqüência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina.
Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e o espaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, como os mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadores de DNA (genes e outras seqüências identificáveis de DNA) através de seus padrões de hereditariedade; e existem os mapas físicos, que descrevem as características químicas da própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genes a cromossomos específicos.
A grande meta do Projeto Genoma Humano é ler e entender estas instruções. Em outras palavras, é nada menos que a busca do completo entendimento da base genética do Homo sapiens, incluindo a base genética das doenças. De posse desse conhecimento, o objetivo seguinte é aplicar tecnologia para alterar, quando preciso, algumas das instruções, visando aperfeiçoar o ser humano e livrá-lo de doenças e outros fatores limitante.
Os Números da Genética
O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células. Na maioria das células existe um núcleo, onde se encontra algo essencial: o genoma humano, uma estrutura contendo o projeto de construção e funcionamento do corpo. O genoma é encontrado no núcleo das células sob a forma de 46 filamentos enrolados em pacotes chamados cromossomos, que incluem também moléculas de proteínas associadas.
Se desenrolássemos estes fios e os ligássemos em série, eles formariam um frágil cordão com cerca de 1 metro e meio de comprimento, e apenas 20 trilionésimos de largura! Este fantástico cordão que encerra o código genético é na verdade constituído por uma gigantesca molécula, conhecida como ácido desoxirribonucléico — o DNA.
A estrutura espacial do DNA, descoberta em 1953 por James Watson e Francis Crick, através de estudos de difração de raios-X, tem a forma de uma dupla hélice, a famosa "escada helicoidal".
É como se fosse uma escada flexível formada por duas cordas torcidas, ligadas por degraus muito estreitos. Cada "corda" é um arranjo linear de unidades semelhantes que se repetem, chamadas nucleotídeos, e se compõem de açúcar, fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro bases nitrogenadas no DNA, as quais se unem aos pares para formar os "degraus" da escada: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Um dado fundamental no mecanismo de funcionamento do DNA é o fato de que A e T se atraem mutuamente, da mesma forma que C e G. Elas obedecem rigorosamente à regra de que só podem se unir destas duas maneiras: A se liga a T e G se liga a C. Não pode existir no DNA um par de bases formado de adenina e citosina, ou de timina e guanina, por exemplo. A ordem particular em que as bases se alinham ao longo da cadeia de açúcar e fosfato é chamada a seqüência nucleotídica do DNA. Essa seqüência é característica para cada organismo e encerra milhões de sinais que a célula consegue interpretar como instruções para a fabricação de proteínas, como veremos a seguir.
Como funciona o Código Genético
O corpo humano conta com 20 aminoácidos diferentes, que se unem em diferentes seqüências, para constituir as diferentes proteínas necessárias à sua estrutura e funcionamento. O organismo humano pode sintetizar pelo menos 80 mil diferentes proteínas.
A instrução para que as células fabriquem uma proteína específica é dada por um segmento da cadeia de DNA contendo uma seqüência específica de bases. Isso é o que constitui o gene: um segmento de DNA que contém a mensagem completa para a síntese de uma proteína. Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma "sentença", cujas letras seriam as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases (codons), na seqüência ao longo da "corda" do DNA, seriam as "palavras", as quais sinalizam às células um determinado aminoácido a ser usado na síntese da proteína. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina. Um fragmento do DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são, respectivamente, ácido glutâmico, metionina e alanina.
Desvendar o seqüenciamento das bases dentro do DNA, para cada organismo, é desvendar o seu código genético, o "segredo" de sua formação e de seu funcionamento, pois o DNA é o "manual de instruções" usado pela célula.
Os Números da Genética
O padrão genético da espécie humana -- o genoma humano -- contém de 60 a 80 mil genes, cada um deles contendo instruções sobre como as células devem produzir um determinado tipo de proteína.
Uma vez que 3 bases codificam um aminoácido, uma proteína codificada por um gene de tamanho médio (contendo 3 mil pares de bases, por exemplo), conterá mil aminoácidos.
O número total de pares de bases é o que geralmente determina o tamanho do genoma: o genoma do homem contém aproximadamente 3 bilhões de pares de bases; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões.
Os cientistas calculam que a diferença entre o DNA do homem e o DNA do chimpanzé é de apenas 2%.
Entre os estudos de organismos não-humanos, o seqüenciamento genético da bactéria Xylella fastidiosa é uma contribuição brasileira ao Projeto Genoma. Banco de Dados Microbiológicos do TIGR)
Um aspecto particular do Projeto Genoma Humano norteamericano é que ele procura abordar também os aspectos éticos, legais e sociais envolvidos.
O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:
— Identificar e fazer o mapeamento dos 80 mil genes que se calcula existirem no DNA das células do corpo humano;
— Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA humano;
— Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.
Como parte deste empreendimento, paralelamente estão sendo desenvolvidos estudos com outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolver tecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genética humana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todos os organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, o conhecimento adquirido a partir de genomas não-humanos freqüentemente leva a novas descobertas na biologia humana.
Significado de mapeamento e seqüenciamento do genoma
O PGH tem como um objetivo principal construir uma série de diagramas descritivos de cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, é necessário: dividir os cromossomos em fragmentos menores que possam ser propagados e caracterizados; e depois ordenar estes fragmentos, de forma a corresponderem a suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento).
Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüência das bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. O objetivo é descobrir todos os genes na seqüência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina.
Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e o espaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, como os mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadores de DNA (genes e outras seqüências identificáveis de DNA) através de seus padrões de hereditariedade; e existem os mapas físicos, que descrevem as características químicas da própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genes a cromossomos específicos.
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