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Unidade 4
Livro Didático Digital
Débora Martins Paixão
Genética Humana
Diretor Executivo DAVID LIRA STEPHEN BARROS
Gerente Editorial CRISTIANE SILVEIRA CESAR DE OLIVEIRA
Projeto Gráfico TIAGO DA ROCHA
Autora
DÉBORA MARTINS PAIXÃO
A AUTORADébora Martins Paixão
Olá. Meu nome é Débora Martins Paixão. Sou Doutora em Zootecnia, com uma experiência técnico-profissional na área de Educação a distância de mais de 3 anos. Passei por empresas com o Instituto de Pesquisas e Educação Continuada Economia e Gestão de Empresas-PECEGE; Briwet Consulteria; @agronomiaconcursos; e Aprova Concurso. Sou apaixonada pelo que faço e adoro transmitir minha experiência de vida àqueles que estão iniciando em suas profissões. Por isso fui convidada pela Editora Telesapiens a integrar seu elenco de autores independentes. Estou muito feliz em poder ajudar você nesta fase de muito estudo e trabalho. Conte comigo!
ICONOGRÁFICOSOlá. Esses ícones irão aparecer em sua trilha de aprendizagem toda vez
que:
INTRODUÇÃO:para o início do desenvolvimento de uma nova compe-tência;
DEFINIÇÃO:houver necessidade de se apresentar um novo conceito;
NOTA:quando forem necessários obser-vações ou comple-mentações para o seu conhecimento;
IMPORTANTE:as observações escritas tiveram que ser priorizadas para você;
EXPLICANDO MELHOR: algo precisa ser melhor explicado ou detalhado;
VOCÊ SABIA?curiosidades e indagações lúdicas sobre o tema em estudo, se forem necessárias;
SAIBA MAIS: textos, referências bibliográficas e links para aprofundamen-to do seu conheci-mento;
REFLITA:se houver a neces-sidade de chamar a atenção sobre algo a ser refletido ou dis-cutido sobre;
ACESSE: se for preciso aces-sar um ou mais sites para fazer download, assistir vídeos, ler textos, ouvir podcast;
RESUMINDO:quando for preciso se fazer um resumo acumulativo das últi-mas abordagens;
ATIVIDADES: quando alguma atividade de au-toaprendizagem for aplicada;
TESTANDO:quando o desen-volvimento de uma competência for concluído e questões forem explicadas;
SUMÁRIOImunogenética e Grupos Sanguíneos ................................................ 12
Conceitos .............................................................................................................................................. 12
Antígenos .......................................................................................................................... 14
Anticorpos ......................................................................................................................... 14
Ce lulas e Mole culas que Participam das Respostas Imunes ..... 17
Competência Imunológica .................................................................................... 18
Tolerância Imunológica ........................................................................................... 19
Sistemas de Grupos Sanguíneos Eritrocita rios ......................................................... 19
Sistema de Grupos Sanguíneos ABO ........................................................... 20
Sistemas de Grupos Sanguíneos Eritrocitários .........................................................22
Sistema de Grupos Sanguíneos MNSs ........................................................23
Resposta Imune Inata ..................................................................................................................24
Resposta Imune Adquirida .......................................................................................................26
Genômica........................................................................................................29
Sequenciamento Genômico ...................................................................................................29
Sequenciamento ......................................................................................................... 31
Genômica Comparativa ..............................................................................................................33
Genes .......................................................................................................................................................35
Plasticidade e Fluxo Genômico ........................................................................................... 38
Base Genética do Câncer ........................................................................43
Definição de Câncer ......................................................................................................................43
Base Genética do Câncer ..........................................................................................................45
Proto-Oncogenes e Oncogenes .......................................................................45
Proliferação Celular .......................................................................................................................52
Cânceres Comuns .......................................................................................................53
Fatores Ambientais e o Câncer ........................................................................................... 56
Terapia Gênica ..............................................................................................59
Conceitos de Terapias Genéticas ....................................................................................... 59
Requerimentos Básicos para Terapia Gênica ............................................................60
Biofármico..........................................................................................................................62
Terapia Gênica em Seres Humanos ................................................................................. 63
Terapia Gênica: Genes ............................................................................................. 64
Terapia Gênica: Futuro .............................................................................................66
Processo de Terapia ............................................................................... 67
Genética Humana 9
LIVRO DIDÁTICO DIGITAL
UNIDADE
04
Genética Humana10
INTRODUÇÃOVocê sabia que cada um de nós é único biologicamente? Os sistemas
ABO e RH são os principais grupos sanguíneos em humanos e no caso
de transfusão é preciso checar a compatibilidade paciente e doado. Há
áreas que se destacam na imunogenética como as doenças autoimunes;
deficiências imunológicas; mecanismos de transplantes; e os grupos
sanguíneos. A era do sequenciamento nos mostra que o genoma humano é
formado por aproximadamente três bilhões de pares de bases distribuídos
em 24 cromossomos. E que apenas 3% do nosso genoma é transcrito. A
genômica comparativa mostrou a importância do SNP, transposons, íntros
entre outros. E contribuem para o estudo do câncer. O câncer é um conjunto
de doenças complexas que se diferenciam, conforme o tipo celular do
qual se originam. A terapia gênica consiste em inserir uma cópia ativa de
determinado gene nas células de um indivíduo que tem alelos mutantes
desse gene e contribuindo para o tratamento de diferentes doenças
somáticas ou hereditárias. Entendeu? Ao longo desta unidade letiva você
vai mergulhar neste universo!
Genética Humana 11
OBJETIVOSOlá. Seja muito bem-vindo à Unidade 4. Nosso propósito é auxiliar
você no desenvolvimento das seguintes objetivos de aprendizagem até o
término desta etapa de estudos:
1. Definir o processo imunogenética e grupos Sanguíneos.
2. Interpretar as descobertas da “era genômica”.
3. Identificar os princípios da base Genética do Câncer
4. Explicar os conceitos teoria da Terapia Gênica.
Então? Preparado para uma viagem sem volta rumo ao conhecimento?
Ao trabalho!
Genética Humana12
Imunogenética e Grupos Sanguíneos
INTRODUÇÃO:
Ao término deste capítulo você será capaz de entender a definição de Imunogenética. Conhecer as relações antígeno e anticorpo; o conjunto células do sistema imune; sistemas de grupos sanguíneos eritrocitários entre outros. Distinguir o contexto de Resposta Imune Inata e Resposta Imune adaptativa. E então? Motivado para desenvolver este desafio? Então vamos lá. Avante.
ConceitosCada um de nós, possuímos uma combinação de genes única e
diferente um do outro. Essa distinção também ocorre entre os tecidos:
sangue, todos os órgãos do corpo. Os tipos sanguíneos são determinados
pela presença, na superfície das hemácias, de antígenos que podem
ser de natureza bioquímica variada, podendo ser compostos por
carboidratos, lipídeos, proteínas ou uma mistura desses compostos.
Estes antígenos eritrocitários são independentes do Complexo principal
de histocompatibilidade (HLA), o qual determina a histocompatibilidade
humana e é importante nos transplantes. Em humanos os principais
grupos são o ABO e RH.
NOTA:
Apesar dos sistemas ABO e RH serem responsáveis por mais de 98% dos problemas de incompatibilidade sanguínea. Dependendo da situação, os 2% dos fatores (MN, outros) restantes, devem ser testados para atender suas especificidades.
A imunogenética estuda os aspectos genéticos dos anticorpos,
antígenos e suas interações. Em ciências biomédicas algumas áreas
Genética Humana 13
da imunogenética são muito importantes como estudo das doenças
autoimunes; estudo das deficiências imunológicas; estudo dos
mecanismos de transplantes; estudo dos grupos sanguíneos entre outros.
NOTA:
O lócus ABO está localizado no cromossomo 9 no 9q34.1-q34.2, possuí 7 éxons que ocupam mais de 18 kb de DNA genômico. O alelo A e B diferem um do outro devido a sete substituições de nucleotídeos. Os resíduos de aminoácidos da posição 266 e 268 determinam a especificidade A ou B da glicosiltransferase codificada. O alelo O difere do A pela deleção de uma guanina na posição 261. A deleção causa a tradução de uma proteína sem atividade enzimática.
O funcionamento do sistema imunológico baseia-se nas relações
antígeno e anticorpo. O sistema imunológico responde ao antígeno
produzindo uma substância denominada de anticorpo, que é específica
para aquele antígeno. O anticorpo tem a função de eliminar os antígenos.
O sistema ABO é o mais importante, logo as pessoas do grupo O
apresentam naturalmente anticorpos contra os grupos sanguíneos A, B,
AB. Se receberem sangue de um desses tipos, destruirão essas hemácias;
o que pode gerar uma série de distúrbios como: queda brusca da pressão
arterial, insuficiência renal, coagulação intravascular disseminada. O
paciente começa a sangrar e, em 5% a 10% dos casos, essa reação pode
ser fatal. Ou seja, uma transfusão incompatível pode induzir à morte.
E no mais, o desenvolvimento de uma resposta imunológica
adaptativa ou adquirida proporciona uma reação mais eficaz contra as
diferentes infecções que atingem os organismos. Portanto, raramente
ocorre o acometimento duas vezes por enfermidades como sarampo,
varíola, coqueluche e assim por diante. Isso se deve graças à memória
imunológica.
O sistema imune tem a capacidade de distinguir e reconhecer o
que é próprio, do que é não-próprio do organismo. Isso acontece através
Genética Humana14
das moléculas do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) e
linfócitos-T. Vamos compreender alguns conceitos?
Antígenos
DEFINIÇÃO:
Antígeno é uma proteína estranha ao organismo que provoca uma resposta imune especifica na célula (anticorpo). Um antígeno pode ser bactérias, fungos, protozoários, vírus ou outra substância interpretada como ameaça.
EXPLICANDO MELHOR:
Antígeno é toda substância estranha ao organismo que desencadeia a produção de anticorpos, constituído principalmente, por uma proteína ou um polissacarídeo, encontrado nos envoltórios dos agentes infectantes.
Na presença do antígeno, um organismo imunocompetente pode
manifestar uma resposta imune ou uma tolerância. Possui natureza
multiepitópica.
NOTA:
Imunogénio é qualquer substância capaz de induzir uma resposta imunológica. Quando introduzido no organismo faz com que este responda, produzindo defesas.
Anticorpos
Os anticorpos, também denominados de imunoglobulinas (Ig), são
proteínas circulantes produzidas em resposta à exposição a antígenos,
apresentando-se na forma de proteínas do tipo γ-globulina, e especificidade
para um epítopo das moléculas que compõem um antígeno. As regiões
Genética Humana 15
de especificidade do anticorpo são denominadas parátopos ou sítios
combinatórios (sítios de ligação de um anticorpo ao antígeno). Portanto,
as reações antígeno-anticorpo dependem, particularmente, de sítios
mutuamente ajustáveis e específicos, conhecido como sistema de
“chave-fechadura”.
NOTA:
Epítopo é a menor porção de antígeno com potencial de gerar a resposta imune; sendo a área da molécula do antígeno que se liga aos receptores celulares e aos anticorpos. Ou seja, o sítio de ligação específico que é reconhecido por um anticorpo ou por um receptor de superfície de um linfócito T.
Os anticorpos são classificados em regulares (estímulos naturais e
possui ocorrência esperada) e irregulares (que resultam como resposta a
aloantígenos e possui ocorrência inesperada).
NOTA:
Aloantígenos são moléculas reconhecidas como moléculas estranhas ao organismo, derivadas de um indivíduo geneticamente diferente.
Os anticorpos são moléculas em forma de “Y” com dois sítios de
ligação idênticos, complementares a uma pequena porção da superfície
da molécula de antígeno. Analisando o sítio de ligação de antígeno nos
anticorpos revela que eles são formados por diversas alças de cadeias
polipeptídicas que sobressaem das extremidades de um par de domínios
proteicos justapostos. Diferentes anticorpos permitem uma enorme
diversidade de sítios de ligação de antígenos pela alteração apenas do
comprimento e da sequência de aminoácidos nessas alças sem mudar a
estrutura proteica básica.
Genética Humana16
Toda espécie molecular de origem biologia isolada ou que provém
uma célula, vírus, substância sintética, que quando introduzida em um
organismo são capazes de gerar a formação de anticorpos. Os haptenos
referem-se as moléculas de menor tamanho, que resultam em uma
resposta imune, contudo de uma maneira diferente.
IMPORTANTE:
A imunogenicidade é a capacidade de induzir ou reagir a uma resposta imunológica, a antigenicidade é a capacidade de uma substância em se ligar a um antígeno.
Em humano, os anticorpos podem ser classificados em
imunoglobulinas IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, sendo que algumas classes são
subdivididas, de acordo com as diferenças estruturais.
A Imunoglobulina A (IgA) estruturalmente é um dímero apresentando
duas frações Fab (sítios de ligação) o que confere a esta um alto poder
de neutralização. Localiza-se em secreções seromucosas, como a saliva,
as lágrimas, os fluidos nasais, o suor, entre outras, nas quais apresentam
claramente a função de defender as superfícies externas expostas do
corpo contra o ataque dos microrganismos.
Quase todas as Imunoglobulinas D (IgD) apresentam-se, em
conjunto com as Imunoglobulinas M (IgM), na superfície de grande parte
dos linfócitos B, em que aparentemente podem atuar como receptores,
suas funções ainda não estão bem esclarecidas. O principal papel da
IgE parece ser a proteção das superfícies mucosas externas, por meio
de uma reação infamatória aguda. Concentrações muito baixas de
Imunoglobulinas E (IgE) encontram-se presentes no soro e apenas poucas
células plasmáticas sintetizam essa imunoglobulina.
Em uma resposta secundária, a Imunoglobulina G (IgG) é a
principal e mais abundante imunoglobulina a ser sintetizada. Possui
a capacidade de atravessar a placenta, e com isso proporciona uma
linha de defesa contra as infecções nas primeiras semanas de vida do
bebê. Essa imunoglobulina difunde mais rapidamente que as outras em
Genética Humana 17
espaços extravasculares, nos quais tem a função de neutralizar toxinas
bacterianas, de combinar-se com microrganismos e facilitar a fagocitose.
Por fim, as IgM são a primeira classe de imunoglobulina produzidas após
a ativação do linfócito B; secretado como um pentâmero e geralmente
presente na corrente sanguínea e não nos tecidos; agentes aglutinantes
muito eficazes, aparecendo cedo na resposta à infecção.
Celulas e Moleculas que Participam das Respostas Imunes
As principais células e moléculas que participam das respostas
imunes são: linfócitos B; linfócitos T; células B de memória; células NK
(Natural Killer Cell) e NKT (T Natural Killer); receptores de antígenos das
células B ou imunoglobulinas; receptores de antígenos das células T,
moléculas de classe I e classe II do complexo de histocompatibilidade
principal; citocinas e moléculas acessórias.
SAIBA MAIS:
As células exterminadoras naturais ou células NK são um tipo de linfócitos citotóxicos importantes para o funcionamento do sistema imunitário inato. Possui importante função no combate a infecções virais e células tumorais. A principal função das células B é a produção de anticorpos contra antígenos. Os antígenos podem ser exógenos (antígenos produzidos por células que não pertencem ao hospedeiro, como os liberados por bactérias) ou endógenos (produzidos dentro das células do hospedeiro, resultantes de infecção por parasitas intracelulares, como vírus e bactérias, ou de transformação da célula).
Os Linfócitos T são um grupo de glóbulos brancos (leucócitos)
responsáveis pela defesa do organismo contra agentes desconhecidos
(antígenos). Funcionalmente, os linfócitos T podem ser divididos em três
subpopulações, cada uma delas com funções específicas:
Genética Humana18
1. Linfócitos T efetores, citolíticos ou citotóxicos (TC) são responsáveis
pela resposta imune celular, participam da lise de células alogênicas
de órgãos transplantados de doadores não compatíveis. E estão
envolvidos com a morte de células tumorais e de células infectadas
por vírus e outros tipos de parasitas. Apresentação de peptídeos
antigênicos aos Linfócitos T CD8+ (Citotóxicos);
2. Linfócitos T auxiliares (TA) (ou TH, de helper) possuem papel
importante na regulação da resposta imune, atuando na atividade
dos linfócitos T e linfócitos B, assim como das células fagocitárias.
Esses linfócitos são multifuncionais, pois reconhecem os antígenos
estranhos apresentados nos macrófagos, produzem citocinas,
atuam sobre os linfócitos TC, induzindo-lhes a capacidade citolítica,
estimulam a produção de anticorpos pelos linfócitos B, participam da
hiper-sensibilidade tardia e provocam a ativação dos macrófagos;
3. Linfócitos T supressores (TS) – Participam da atividade reguladora
da função imunológica adaptativa, inibindo ou suprimindo a resposta
imune.
Moléculas do complexo principal de histocompatibilidade (MHC),
também conhecido como complexo de antígenos leucocitários humanos
(HLA, de human leucocyte antigen), consiste em um segmento do
braço curto do cromossomo 6 (6p21.3), que contém uma série de genes
intimamente ligados e relacionados de maneira importante à resposta
imune, que codificam as moléculas que apresentam antígenos aos
linfócitos T. Essas moléculas podem ser divididas em três classes: classe
I, II e III.
Competência Imunológica
A Competência imunológica ou imunocompetência é a capacidade
do organismo de formar anticorpos contra antígenos estranhos. Essa
capacidade tem início no feto, pouco antes do seu nascimento. Portanto,
a imunocompetência, ainda não estáγ totalmente desenvolvida no bebê,
que apresenta imunidade temporária contra algumas doenças, por meio
das imunoglobulinas IgG maternas que atravessam a placenta, durante
sua vida intrauterina; e ao leite materno que inicialmente contém colostro,
Genética Humana 19
substância rica em IgA, que protege o recém-nascido contra algumas
infecções respiratórias e digestivas. Depois, o leite substitui o colostro,
acrescentando anticorpos contra alguns parasitas intestinais.
Tolerância Imunológica
O termo tolerância imunológica refere-se a um processo de não-
reatividade específica para determinado antígeno, e é induzida por
prévia exposição àquele antígeno. A tolerância pode ser induzida para
antígenos não-próprios, mas o aspecto mais importante da tolerância é
a autotolerância, que impede que o organismo elabore um ataque contra
seus próprios constituintes.
A tolerância periférica é fundamental para prevenir a reatividade
excessiva do sistema imunológico a várias entidades ambientais
(alérgenos, flora intestinal entre outros). Problemas na tolerância central
ou periférica causam doença autoimune, resultando em síndromes como
lúpus eritematoso sistêmico, artrite reumatoide, diabetes tipo 1, síndrome
polimenócrina autoimune tipo 1 (APS-1), síndrome de desregulação imune
– IPEX, potencialmente contribui para asma, alergia, doença do intestino
inflamatório. Já a tolerância imunitária na gravidez é o que permite que a
gestante seja geneticamente distinta do embrião/feto com uma resposta
autoimune silenciada o suficiente para evitar um aborto involuntário.
Sistemas de Grupos Sanguíneos Eritrocitarios
O médico austríaco, Karl Landsteiner, observou que quando
misturava amostras de sangue de pessoas diferentes dois resultados
poderiam ser observados: os sangues se misturavam sem que houvesse
qualquer reação; ou os sangues não se misturavam, havendo uma intensa
reação que levava à destruição das hemácias (glóbulos vermelhos). Já
em 1902, DeCostello e Starli descreveram o comportamento do grupo
AB. Somente em 1940 houve a descrição do sistema Rh, realizada pelos
cientistas Landsteiner e Wiener.
Genética Humana20
Os sistemas de grupos sanguíneos consistem em marcadores
clinicamente essenciais em transfusões de sangue, transplantes de
órgãos e obstetrícia, na incompatibilidade materno-fetal. Sendo ainda,
usados em genética forense entre outros, na identificação individual e na
investigação de paternidade.
Os polimorfismos dos sistemas de grupos sanguíneos originaram-
se, principalmente por mutações pontuais, sobretudo os polimorfismos
de nucleotídeo único (SNPs); além das recombinações gênicas, deleções
e inserções ao longo da evolução dos genes e alelos que codificam esses
sistemas.
Na International Society for Blood Transfusion (ISBT; Sociedade
Internacional de Transfusão Sanguínea) são registrados mais de 300
antígenos, dos quais 270 estão agrupados em cerca de 30 sistemas de
grupos sanguíneos diferentes. Existem sistemas de antígenos que são
muito comuns entre os indivíduos da espécie humana e outros muitos
raros.
Sistema de Grupos Sanguíneos ABO
Os antígenos de grupos sanguíneos são ocasionados pela
variabilidade genética, que, por sua vez, ocorre devido a proteínas
e glicoproteínas que se concentram na membrana plasmática das
células sanguíneas. A definição de grupos sanguíneos é dada pelo
anticorpo existente, pois nem todo polimorfismo observado na molécula
das superfícies de eritrócitos constitui caracteristicamente um grupo
sanguíneo.
No sistema de grupos sanguíneos ABO, existe uma relação inversa
recíproca, no individuo, entre os antígenos presentes nas hemácias e
os anticorpos presentes no soro, o que não ocorre em outros sistemas
sanguíneos, em que os anticorpos correspondentes aos antígenos não
estão presentes no soro, a não ser que sejam formados por sensibilização.
O sistema de grupo sanguíneo ABO possui ou não antígenos nas
superfícies dos seus eritrócitos e anticorpos contra os antígenos na
corrente sanguínea, isto é, o tipo A tem anticorpos anti-B, o tipo B
Genética Humana 21
tem anticorpos anti-A, o tipo AB não possui anticorpos e o tipo O tem
anticorpos anti-A e anti-B.
Os antígenos do sistema sanguíneo ABO não se restringem à
membrana dos eritrócitos, podendo ser encontrados também em
muitas células, como linfócitos, plaquetas, endotélio, capilares venosos
e arteriais, células sinusoides do baço, medula óssea, mucosa gástrica,
além de secreções e outros líquidos, como saliva, sêmen, leite e urina.
IMPORTANTE:
Os anticorpos regulares anti-A e anti-B somente começam a ser produzidos pelo organismo humano após o nascimento, em torno do terceiro mês. A partir dessa época, a concentração de anticorpos do sistema sanguíneo ABO vai aumentando, e atinge seu máximo na adolescência.
Figura 1: Hemácias
Fonte: @pixabay
As técnicas mais simples empregadas para a determinação dos
grupos sanguíneos são provas de hemaglutinação, feitas em tubos de
ensaio ou lâminas, com antissoros contendo anticorpos de especificidade
conhecida e em níveis elevados. Normalmente, usam-se antissoros
Genética Humana22
comerciais anti-A e anti-B. Na ausência destes, podem-se usar soros
de indivíduos do grupo A e do grupo B, uma vez que esses indivíduos
possuem anticorpos regulares anti-A (grupo B) e anti-B (grupo A).
Na era pós-genoma, a determinação dos grupos sanguíneos pode
ser feita diretamente no genótipo, por meio da genotipagem de grupos
sanguíneos, principalmente em pacientes que receberam transfusão
recente (quando existe hemácias do doador na circulação do receptor,
em pacientes com autoanticorpos); ou ainda em pessoas que mostram
resultados inconclusivos na fenotipagem eritrocitária (por dificuldades
técnicas na análise sorológica, o que pode ocorrer nas investigações
forenses) ou estudos de associações com doenças, por exemplo. As
técnicas de genotipagem mais usadas são reação em cadeia da polimerase
(PCR) alelo especifica, PCR-RFLP ou RFLP (polimorfismo de comprimento
de fragmentos de restrição), PCR-ASP (com uso de iniciadores ou primers
alelo específicos) e a técnica de microarranjos.
Sistemas de Grupos Sanguíneos Eritrocitarios
O sistema Rh (inicialmente denominado Rhesus) foi descrito pela
primeira vez na avaliação da doença hemolítica do recém-nascido ou
eritroblastose fetal, em 1939; sendo caracterizada pela destruição das
hemácias do feto ou do recém-nascido. As consequências desta doença
são graves, podendo levar a criança à morte.
PASSO A PASSO
Durante a gestação pode ocorrer casos que permitem a passagem
de hemácias do feto para a circulação materna (barreira hemato-
placentária (BHP)). Portanto se o feto possui sangue fator Rh positivo, os
antígenos existentes em suas hemácias estimularão o sistema imune
materno a produzir anticorpos anti-Rh, que ficarão no plasma materno
e podem, por serem da classe IgG, passar pela BHP, provocando lise
nas hemácias fetais. A produção de anticorpos obedece a uma cascata
de eventos e, por isto, a produção de anticorpos é lenta e a quantidade
pequena no primeiro contato. A partir da segunda gestação ou após a
Genética Humana 23
sensibilização por transfusão sanguínea, se o filho for Rh + novamente,
o organismo materno já conterá anticorpos para aquele antígeno e o
feto poderá desenvolver a eritroblastose fetal. Para prevenção, após o
nascimento da criança profilática injeta na mãe Rh-, soro contendo anti
Rh. A aplicação logo após o parto destrói as hemácias fetais que possam
ter passado pela placenta no nascimento ou antes.
IMPORTANTE:
Com relação ao sistema sanguíneo Rh, um indivíduo Rh-
(negativo) deve receber somente sangue de indivíduos Rh-
. Quando se desconhece o grupo sanguíneo do receptor, em casos de emergência, por exemplo, deverá ser-lhe transfundido sangue de indivíduos Rh-.
Quando háγ necessidade de transfusões sanguínea frequentes, em
casos de indivíduos talassêmicos ou com anemia falciforme, deve haver a
maior similaridade antigênica possível entre doador e receptor, porque os
indivíduos politransfundidos, por receberem grandes volumes de sangue,
ficam mais expostos a estímulos de antígenos que eles não possuem.
Sistema de Grupos Sanguíneos MNSs
Depois do sistema ABO, o segundo sistema de grupos sanguíneos
a ser descoberto foi o MN, por Landsteiner e Levine, em 1927. A
herança do sistema de grupos sanguíneos MN depende de um par de
alelos codominantes M e N, do lócus MN, situado no cromossomo 4
(4p28.2-q31.1) e que determina os genótipos MM, MN e NN e os fenótipos
correspondentes. O polipeptídio do grupo M difere daquele do grupo N
em dois aminoácidos: M têm serina e glicina, enquanto N tem leucina e
ácido glutâmico; MN tem os quatro aminoácidos referidos.
Mais tarde, foi descoberto que, na mesma região cromossômica em
que se situa o lócus do sistema de grupos sanguíneos MN, está localizado
o lócus Ss, do grupo sanguíneo Ss, na direção 3’. As especificidades
antigênicas Ss receberam essa denominação pelo fato de que o anticorpo
Genética Humana24
anti-S foi reconhecido primeiramente em Sidney, na Austrália. As
diferenças estruturais entre S e s consistem na substituição de metionina
(presente em S) por treonina (presente em s) na posição 29.
As combinações alélicas MN e Ss são herdadas juntas, como os
seguintes haplótipos: MS, NS, Ms, Ns. As duas últimas combinações são
as mais frequentes nas populações. O sistema sanguíneo MNSs tem
grande aplicação como marcador genético de resposta imunológica.
As principais células da função imunológica são os linfócitos, as células
apresentadoras de antígenos e as células efetoras.
NOTA:
A determinação do sistema MNSs é feita separadamente, usando-se antissoros anti-M, anti-N, anti-S e anti-s.
Resposta Imune InataA ação imunológica tem sido classificada em imunidade inata e
imunidade adaptativa. A imunidade inata refere-se a uma resposta rápida
e caracterizada a um numeroso, mas limitado, tipos de estímulos. Provém
de barreiras físicas, químicas e biológicas, células especializadas e
moléculas solúveis, contido nos indivíduos, mesmo sem o contato prévio
com imunógenos ou agentes estranhos, e não se altera qualitativa ou
quantitativamente após o contato.
Os órgãos do sistema imunológico primários envolvem medula
óssea e Timo; são nesses órgãos que as células se diferenciam das células
tronco, proliferam e amadurecem tornando-se linfócitos funcionais. E os
órgãos secundários envolvem linfonodos, tonsilas, baço, adenoides e pelo
apêndice cecal; responsáveis pela recepção e multiplicação dos linfócitos
B e linfócitos T, após entrarem em circulação. É iniciada a resposta imune
adquirida, por isso possuem aglomerados de células.
Ao nascer o ser humano tem um sistema imunológico celular natural
ou inato, que é a principal defesa de primeira linha contra organismos
Genética Humana 25
invasores. Nesses casos, a imunidade inata atua mantendo a doença sob
controle até a resposta imune adaptativa ser ativada.
A atuação da imunidade inata pode ocorrer em vários estágios da
infecção. O sistema imune inato é composto pelos seguintes componentes:
Barreiras físicas e mecânicas: impendem a invasão de moléculas e
agentes infecciosos (pele, trato respiratório, membranas, mucosas, fluidos
corporais, tosse, espirro).
Barreiras físicas e químicas (constituída por epitélios, substâncias
antimicrobianas sintetizadas nas superfícies epiteliais e cílios do sistema
respiratório); células (Linfócitos NK, Células Dendríticas, Macrófagos e
Polimorfonucleares); citosinas (proteínas que regulam as atividades das
células da imunidade inata e do sistema imunológico como um todo) e
proteína de sangue (Sistema complemento e mediadores infamatórios).
As barreiras biológicas são formadas por microrganismos
colonizadores da pele e o trato gastrintestinal, protegendo o
estabelecimento de outros microrganismos patogênicos (relação
simbiótica com o corpo).
A resposta imune secundária é a vacinação, que estimula uma
resposta imune primária a um antígeno e resulta em células de memória
que podem de forma rápida produzir resposta secundária se o mesmo
antígeno invadir o organismo. A seleção clonal e as respostas primária e
secundária também ocorrem nos linfócitos T.
As principais células efetoras da imunidade inata (respondem
ativamente a um estímulo) são: macrófagos, neutrófilos, células dendríticas
e células Natural Killer – NK. Os principais mecanismos de ação dessas
células na imunidade inata são: fagocitose, liberação de mediadores
inflamatórios, síntese de proteínas de fase aguda (citocinas, quimiocinas,
C-reativa, amiloide entre outros).
O mecanismo de ação inicia com a identificação molecular dos
agentes estranhos; depois há ativação de vias bioquímicas intracelulares
que produz modificações vasculares e teciduais; ativação e proliferação
celulares, gerando de novos produtos envolvidos na quimioatração
Genética Humana26
e migração de células especializadas na eliminação e remoção do
agente agressor, e no final do processo a recuperação tecidual com o
restabelecimento funcional do tecido ou órgão resposta imune adaptativa.
O complexo de histocompatibilidade principal humano, MHC, é
formado por um grupo de genes polimórficos, chamado complexo HLA
(human leukocyte antigen). Esse complexo inclui mais de 120 genes
funcionais, dos quais cerca de 20% estão associados à imunidade; e
situam-se no cromossomo 6, divididos em classes I, II e III.
Distúrbios da imunidade inata podem ser importantes na
fisiopatologia de doenças autoimunes.
Resposta Imune AdquiridaA imunidade adaptativa, especifica ou adquirida é a terceira linha
de defesa contra potenciais ameaças ao organismo. Destaca-se a
especificidade para diversas moléculas e a sua capacidade de memória,
o que leva a respostas mais intensas se ocorrerem uma segunda infecção
pelo mesmo organismo invasor.
Na imunidade adaptativa, existem três aspectos muito importantes,
que não existem na imunidade natural: discriminação, que é a capacidade
de um organismo reconhecer o que lhe é próprio e o que lhe é estranho,
sendo vital para a sua sobrevivência; memória, que é a capacidade de
lembrar contatos prévios com um antígeno; e especificidade, pois cada
anticorpo reage com um antígeno especifico.
A imunidade adaptativa possui muitos componentes que podem
ser classificados em duas classes principais: a imunidade humoral e a
imunidade celular, ambas interagindo significativamente para efetuar a
resposta imune.
A imunidade humoral é o principal mecanismo utilizado na defesa
contra microrganismos extracelulares e toxinas. É mediada através de
anticorpos, que são produzidos pelos linfócitos B. A ligação antígeno-
anticorpo assegura que os anticorpos somente ativam os mecanismos
efetores, quando for necessário.
Genética Humana 27
A imunidade celular é mediada por linfócitos T e consiste na
eliminação de infecções provocadas por microrganismos intracelulares.
A apresentação do antígeno é feita pelas células apresentadoras de
antígenos (APCs).
A imunidade adquirida também pode ser classificada em imunidade
ativa e imunidade passiva. A imunidade ativa é induzida pela exposição a
um antígeno; o indivíduo imunizado tem um papel ativo na resposta ao
antígeno; pode ser natural ou adquirida através de doença; ou passiva
(vacina). Já na imunidade passiva a imunização é feita pela da transferência
de anticorpos específicos de um indivíduo imunizado para um não-
imunizado. A imunidade passiva é chamada de natura (transferência
de anticorpos maternais para o feto); artificial (passagem de anticorpos
prontos, como num soro anti-ofídico).
A resposta imune adquirida, mediada pelos linfócitos B e T, apresenta
uma série de propriedades que coordenam suas respostas, tais:
• Especificidade: o sistema imunológico identifica o antígeno e produz
uma resposta imunológica específica a ele;
• Diversidade: o sistema imune identifica grande número antígenos
diferentes e produzir resposta específica;
• Memória imunológica: a exposição do sistema imunológico a
antígenos permiti aumentar sua habilidade em responder a esse
mesmo antígeno novamente. Isso porque, são produzidas formação
de células de memória com vida longa, capazes de reconhecer esses
antígenos por anos.
Genética Humana28
RESUMINDO:
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter entendido que a imunogenética estudar os aspectos genéticos dos anticorpos, antígenos e suas interações. O lócus ABO está localizado no cromossomo 9 no 9q34.1-q34.2. O funcionamento do sistema imunológico baseia-se nas relações antígeno e anticorpo. O sistema imune tem a capacidade de distinguir e reconhecer o que é próprio, do que é não-próprio do organismo. Uma propriedade fundamental do antígeno é a natureza química da estrutura multiepitópica de suas moléculas. Os anticorpos, também denominados de imunoglobulinas (Ig), são proteínas circulantes produzidas em resposta à exposição a antígenos. As principais células e moléculas que participam das respostas imunes são: linfócitos B; linfócitos T; células B de memória; células NK (Natural Killer Cell) e NKT (T Natural Killer); receptores de antígenos das células B entre outras. A Competência imunológica ou imunocompetência é a capacidade do organismo de formar anticorpos contra antígenos estranhos. Os sistemas de grupos sanguíneos consistem em marcadores clinicamente essenciais em transfusões de sangue, transplantes de órgãos e obstetrícia, na incompatibilidade materno-fetal.
Genética Humana 29
Genômica
INTRODUÇÃO:
Ao término deste capítulo você será capaz de entender a importância do sequenciamento genômico. O resultado da genômica comparativa na descrição dos genes e sua plasticidade e fluxo genômico. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante!
Sequenciamento GenômicoA biologia molecular e as tecnologias avançaram muito, chegar no
que chamamos “era das ômicas”.
O Projeto Genoma Humano (PGH) teve seu primeiro rascunho em
2001, e somente em abril de 2003 o projeto foi finalizado. Os resultados
do sequenciamento mostraram que o genoma humano é formado por
aproximadamente três bilhões de pares de bases distribuídos em 24
cromossomos. E que apenas 3% do nosso genoma foi categorizado como
passível de ser transcrito em moléculas de RNA, podendo então ser
convertidos em proteínas. A expectativa era um alto grau de éxon, o que
não aconteceu!
O PGH trouxe consigo o desenvolvimento de tecnologias avançadas
para estudo dos genomas, inaugurando uma nova era na pesquisa
biológica, denominada popularmente de “a era das ômicas”. Vejamos na
Tabela 1, as áreas de pesquisas que se beneficiaram, com o grande número
de informações produzidas com a nova geração de sequenciadores.
O estudo dos genomas recebeu a denominação de genômica. O
termo genômica vai além da genética. Enquanto a genética se refere
principalmente à hereditariedade, seus mecanismos e consequências.
Já a genômica relaciona-se aos aspectos relativos à biologia celular e
molecular, como diferentes tipos de mapas genômicos, sequenciamento
dos ácidos nucleicos, reunião, armazenamento e manuseio de dados,
identificação de genes, função e interação dos genes, evolução de
Genética Humana30
genomas e outras áreas interdisciplinares que se relacionam a uma
grande variedade de genomas em diferentes organismos.
NOTA:
Observaram que os genes ativos geralmente são separados por grandes segmentos de DNA não codificador, grande parte do qual consiste em sequências repetidas derivadas de elementos de transposição (elementos transponíveis ou transpósons), como as sequências LINE, SINE e Alu, uma miscelânea de sequências únicas; e DNA compactado (heterocromatina).
Concluiu que os genes não estão distribuídos uniformemente entre
os 23 pares de cromossomos humanos, sendo os cromossomos 17, 19 e 22
os que possuem maior densidade gênica, ao contrário dos cromossomos
4, 13, 18, X e Y possuem as menores densidades. Quanto ao número de
genes, o cromossomo 1 é o que contém o maior número e o Y, o menor.
Os genes variam em tamanho, número de éxons e número de íntrons. Por
exemplo, a forma de Duchenne é a mais comum e grave das distrofias
musculares; sendo de herança recessiva ligada ao cromossoma X; atinge
ambos os sexos; e afeta os músculos estriados e o miocárdio. Originando-
se de mutações no gene da distrofina, o maior gene humano com 79
éxons. Já os genes de histonas não contêm íntrons, mas existem genes
que contêm mais de 300 íntrons, como o gene TTN, da proteína muscular
Titina.
Muitos genes (mais de 50%) produzem mais de uma proteína,
por meio de splicing alternativos, cada gene codifica, em média, 2 ou 3
mRNAs diferentes, o que permite que as células humanas produzam um
número muito maior de proteínas.
Genética Humana 31
Tabela 1: “A era ômica”
Farmacogenômica
Desenvolvimento de medicamentos individuali-
zados, com base no perfil genético do indivíduo,
em uma condição específica.
Filogenômica
Análise de dados de sequências genômicas ob-
tidos pela genômica funcional, para a resolução
de questões evolutivas.
Genômica
Análise dos genomas, que contêm todas as in-
formações biológicas necessárias para a vida e/
ou reprodução dos organismos.
GlicômicaAnálise dos carboidratos de uma célula ou te-
cido.
MetabolômicaAnálise das proteínas e vias enzimáticas envolvi-
das no metabolismo celular.
Metagenômica
Análise dos genomas dos organismos presentes
em um dado ambiente, também chamada ge-
nômica ambiental.
ProteômicaAnálise do Proteoma, que é o conjunto de todas
as proteínas de uma célula ou tecido.
Toxicogenômica
Análise dos efeitos de substâncias químicas tó-
xicas sobre os genes, inclusive mutações e al-
terações da expressão gênica causadas pelas
toxinas.
Transcritômica
Análise do transcritoma, que é o conjunto de to-
dos os RNAs mensageiros transcritos, e análise
qualitativa e quantitativa dos genes que se ex-
pressam em uma célula ou tecido.
Sequenciamento
O sequenciamento genômico é uma técnica que permite distinguir,
na ordem correta, a sequência de nucleotídeos de uma molécula de DNA
ou RNA, visando conhecer a informação genética contida neste genoma.
Atualmente, existem diversas tecnologias voltadas para o sequenciamento
Genética Humana32
do DNA, transcriptona, proteína em larga escala; revolucionou o estudo de
diversas áreas, principalmente a ciência biomédica, por permitir descobrir
a causa de inúmeras doenças. E essas informações permitem saber se
um determinado gene é sofre algum tipo de regulação da expressão ao
nível transcricional devido ao ambiente.
SAIBA MAIS:
A partir do sequenciamento dos genomas de microrganismos, é possível a compreensão sobre as funções, relações evolutivas, resistência a antibióticos e outros aspectos metabólicos necessários ao desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
A genômica pode ser classificada em genômica estrutural
e genômica funcional. A genômica estrutural corresponde ao
sequenciamento, organização e análise das informações genéticas
nucleotídicas contidas em um genoma, por meio de mapas físicos e
gênicos de seus cromossomos. Esses mapas, construídos mediante uso
de diversos métodos de sequenciamento do genoma inteiro, indicam
os locais relativos dos genes, marcadores moleculares e segmentos
cromossômicos, essenciais para o posicionamento dos segmentos
cromossômicos e o alinhamento dos segmentos sequenciados de DNA
em uma sequência de genoma inteiro. Foi observado que sequências
genômicas têm aproximadamente 99,9% de semelhança entre indivíduos
de diferentes etnias, sendo a maior parte das diferenças correlacionadas
com polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e as variações no número
de cópias (CNVs).
A genômica funcional estuda as funções de todos os genes de um
genoma ou de todos os genes expressos em uma célula ou um tecido,
com base nos RNAs transcritos, nas possíveis proteínas codificadas e
nos elementos reguladores dos genes, além de caracterizar as funções
dos genes, obtém informações sobre o tempo e a quantidade de sua
expressão. Assim, junto com as tecnologias de alta resolução possibilitam
o conhecimento simultâneo das interações de imensa quantidade
Genética Humana 33
de produtos gênicos. A varredura do genoma inteiro testa todos os
cromossomos de um indivíduo, por meio do maior número possível
de lócus marcadores polimórficos, para verificar se existe ligação ou
associação a um lócus patogênico investigado.
Figura 2: Sequenciamento de DNA
Fonte: @freepik
NOTA:
A possibilidade de compreensão de como uma determinada mutação está associada a um determinado fenótipo, tem importantes implicações nas doenças genéticas humanas: a resposta a estas perguntas pode apontar aos cientistas a direção de um tratamento ou mesmo a cura.
Genômica ComparativaA genômica comparativa é a área da genômica referente à
comparação entre genomas de organismos diversos, quanto ao
tamanho do genoma, ao número, a função e a organização de genes, as
Genética Humana34
relações evolutivas, a evolução de genes e genomas e outros aspectos,
evidenciando suas semelhanças e diferenças.
O tamanho do genoma é o DNA total contido em um genoma nuclear haploide, sendo conhecido como valor C (C, de constância desse valor em uma espécie) e é medido como o número total de pares de bases dos nucleotídeos, geralmente em milhões de pares de bases (pb) ou mega bases (Mb), ou em bilhões de pares de bases (Gb).
A expectativa pós-sequenciamento seria que o tamanho do genoma
aumentasse com a sua complexidade, contudo não foi o observado;
alguns organismos unicelulares, como as amebas, possuem maior
quantidade DNA do que eucariotos mais complexos, como os humanos.
A partir dessa referência conclui-se que não existe correlação significativa
entre o tamanho do genoma e a complexidade morfológica do organismo,
fenômeno denominam “paradoxo do valor C”. Dependendo do grupo
considerado, os efeitos da variação no tamanho genômico no nível celular
podem resultar em correlações do conteúdo de DNA com tamanho
corporal, taxa metabólica, taxa de desenvolvimento, complexidade
orgânica, distribuição geográfica e nicho ecológico. Exemplo, Mosca-das-
frutas, possui aproximadamente 18.000 genes, enquanto o ser humano
possui cerca de 20.000 genes.
Deve-se fazer catalogação e a comparação de dezenas de fatores em
projetos de genômica comparativa. 1)o número de genes por cromossomo
entre diversas espécies, 2)o número médio de éxons ou íntrons de cada
gene, 3)a distribuição de nucleotídeos A, C, T ou G pelos genes, 4)a
utilização de códons preferenciais nos genes codificadores de proteínas, 5)
a utilização de pares de nucleotídeos (ou dinucleotídeos) entre os genes,
6)o compartilhamento de domínios funcionais de proteínas, 7)a presença
de promotores e o tipo de promotores que devem ser “ativados” para a
expressão gênica, dentre diversos outros fatores que podem ser descritos
e comparados entre diferentes genomas, 8)sequências repetitivas, 9)
elementos transponíveis e oriundos de transferência lateral ou 10)atuação
de micro-RNAs, 11)mecanismos epigenéticos de metilação de citosinas e
de modificações, 12)pós-traducionais em histonas entre outros.
Genética Humana 35
A super expressão ou o silenciamento de determinado(s) gene(s) em
determinada circunstância celular pode permitir o tratamento da doença
ou até cura. A genômica comparativa de proteínas (proteômica) permite
observar quais proteínas, seus agrupamentos e vias bioquímicas atuantes.
SAIBA MAIS:
Os 20-25.000 genes humanos não estão todos ativos num mesmo instante. Por exemplo, os genes chamados de house-keeping estão normalmente expressos em todas as células, sendo responsáveis pelo metabolismo basal celular. Contudo, estima-se que esses genes, sejam equivales a 10% de todos os genes presentes no genoma. Os outros 90% seriam transcritos apenas diante de algum estímulo.
Já a genômica comparativa de metabólitos secundários
produzidos permite entender quais vias metabólicas ou subprodutos
destas. Diferentes organismos conseguem produzir para fins diversos,
metabólicos relacionados à adaptação diante de condições fisiológicas
as quais foram expostos.
NOTA:
O número de genes codificadores de proteínas, presentes em um genoma nuclear haploide, é referido como valor G (G, de gene number). Ao verificarem que o número de genes codificadores de proteínas, não mostra correlação linear com a complexidade dos organismos, essa contradição foi chamada de paradoxo do valor G, em analogia ao paradoxo do valor C.
GenesOs genes de um genoma que são compartilhados entre outros
genomas são chamados de conservados. O gene que codifica as
proteínas histonas, por exemplo, que são proteínas responsáveis por ligar
ao DNA e permitir a compactação deste no núcleo celular são altamente
Genética Humana36
conservados em todos os organismos eucarióticos, e estão ausentes
apenas nas bactérias.
NOTA:
Segundo considerações os mecanismos de evolução darwiniana, todos os organismos vivos tiveram um ancestral no passado.
Para ser conservado um gene precisa estar presente ao longo de
inúmeros organismos de genomas conhecidos e que sejam distantes
filogeneticamente. Em eucariotos, é encontrado um alto grau de homologia
entre os genes tanto em espécies de parentesco próximo quanto distante.
Por exemplo, o chimpanzéγ tem, aproximadamente, 98%, o camundongo
80% e o cão 75% de seus genes em comum com os humanos, mas
também a galinha e o ouriço-do-mar, a Drosophila, o verme cilíndrico, a
levedura e certas plantas compartilham respectivamente 60, 50, 40, 30 e
20% de seus genes com os humanos.
NOTA:
As sequências conservadas são sequências similares ou idênticas em ácidos nucleico ou proteína por meio das espécies (sequências ortólogas) ou dentro de um genoma (sequências parálogas). Conservação indica que uma sequência foi mantida por seleção natural. Uma sequência altamente conservada é aquela que permaneceu relativamente inalterada desde muito tempo atrás na árvore filogenética, e, portanto, muito longe no tempo geológico. Exemplos de sequências altamente conservadas incluem componentes do ribossomos presentes em todos os domínios da vida, as sequências homeobox difundidas entre eucariotas. Uma vez, que o código genético é degenerado; assim são as sequências parecidas das proteínas codificadas pelo gene que definem se ele é ou não conservado quando essas sequências são comparadas entre diversos organismos.
Genética Humana 37
O número de genes que codificam para atividades biológicas
básicas, como a replicação do DNA, a transcrição e a tradução tende a ser
similar entre as espécies, mesmo quando os genomas possuem tamanho
diferente, o que sugere que tais funções são codificadas por um conjunto
básico de genes que não varia entre as espécies. Em contrapartida, o
número de genes que participam da biossíntese, metabolismo de energia,
transporte e funções reguladoras difere entre as espécies, tendendo a ser
maior nas espécies com genomas maiores.
DEFINIÇÃO:
Genes conservados, e que são derivados de um mesmo gene num organismo ancestral, são denominados genes ortólogos.
Quanto à organização dos genes codificadores de proteínas
em eucarioto seguem 1)densidade gênica muito variável; 2) regiões
cromossômicas com baixa densidade gênica, principalmente no genoma
humano (aproximadamente, 20% de seu total); 3) íntrons (relacionado com
o tamanho do genoma; 4) Sequências repetitivas (maior em genomas
extensos); 5) uma ordem do genoma ancestral comum e pelo fato da
ordem gênica não ter sido alterada por fatores evolutivos (Colinearidade
ou sintenia entre genomas relacionados); 6) duplicações de segmentos e
famílias multigênicas.
SAIBA MAIS:
Entre os humanos, alguns cromossomos têm alta densidade de genes, como o cromossomo 22 (1 gene/64 kb), enquanto outros a têm baixa, como o cromossomo 13 (1 gene/155 kb). Um único gene do genoma humano pode possuir mais de 100 íntrons; e sequencias repetitivas equivalente a aproximadamente 50%.
Genética Humana38
Genes ocorrem a partir da duplicação de genes ancestral,
representando 4% do genoma e; seu papel é importante na evolução,
dando origem a novos genes, muitas vezes com novas funções. As famílias
multigênicas representam grupos de genes relacionados evolutivamente
a partir de um gene ancestral, como as famílias da γ-globina e da γ-globina,
que formam a superfamília de globina da hemoglobina humana.
Devido ao grande conjunto de organismo sequenciado atualmente,
quando uma nova espécie é sequenciada, já é possível estabelecer a
função de uma boa parte dos genes desse genoma. Uma vez, que já
sabemos informações de genes conservados.
Plasticidade e Fluxo GenômicoO processo de plasticidade e fluxo genômico é um tema de relevância
acadêmica e comercial, principalmente a partir do sequenciamento do
genoma por meio da técnica de Sanger e os sequenciadores de segunda
e terceira geração. Geneticistas e biólogos moleculares descobriram que
grande da parte da diversidade genética pode ser consequência de uma
variedade de mecanismos e fenômenos celulares.
Os Elementos Genéticos Móveis (EGMs) estão presentes em grande
número, em praticamente todas as formas de vidas conhecidas; sendo
considerado um dos principais agentes responsáveis pela diversidade
e variação genética, podendo inclusive contribuir como mediadores da
adaptação a novos nichos. Os elementos transponíveis podem transpor
de um local do genoma para outro, e podem inserir uma cópia dele para
um novo sítio.
Os eventos de transposição são necessários para a evolução dos
genomas, uma das hipóteses é que, poderiam influenciar o mecanismo
de splicing (embaralhamento de éxons), modificando à estrutura éxon/
íntron dos genes eucarióticos. A partir desse embaralhamento, podem ser
criados novos genes em decorrência da nova localização de partes de
genes existentes.
A Transferência horizontal ou lateral de genes ocorre quando um ou mais genes passam de uma espécie para outra. O termo horizontal
Genética Humana 39
significa à transmissão de alelos entre espécies na mesma geração. E a transmissão vertical, refere-se àquela a que os alelos são transmitidos na mesma espécie e de uma geração para a seguinte.
As sequências de DNA não codificadoras envolvem: elementos
estruturais dos cromossomos (centrômeros, telômeros, origens de
replicação entre outros), sequências intergênicas, íntrons de genes
codificadores de proteínas, sequências cis-reguladoras com atuação nos
níveis de DNA e RNA (promotores, reforçadores e elementos reguladores
das regiões 5 e 3γ não traduzidas), genes de RNA não codificador,
pseudogenes e sequências repetitivas.
A presença de splicing alternativo (encadeamento alternativo)
aumenta na mesma proporção em que aumenta a complexidade do
organismo, sendo provável que esse mecanismo tenha contribuído para
a evolução da complexidade deste; e possa acarretar evoluções futuras.
Quando o fenômeno é defeituoso pode provocar vários tipos de câncer
e doenças congênitas. As consequências da exclusão de um único éxon
podem ser danosas para um organismo. A deleção ou remoção de éxons
responde por, aproximadamente, 40% desse tipo de processamento
genético em humanos. Um modo de usar o encadeamento alternativo
em terapia é induzindo as células a incluírem um éxon que normalmente
seria deletado, como jáγ foi realizado com células humanas em cultura, para
corrigir defeitos nos genes BRCA1 (breast cancer 1), envolvido no câncer de
mama, e SMN2 (atrofia muscular espinal), ligado à atrofia muscular espinal.
Em espécies altamente diversas como a nossa, há determinadas
variações entre os genomas em que, um determinado gene de um
indivíduo, pode ter um nucleotídeo citocina “C” em uma posição e outra
pessoa apresentar um nucleotídeo timina “T” nesta mesma posição de
um gene. Se essa diferença for polimórfica e isso significa que deve estar
presente em pelo menos 1% dos indivíduos do grupo que se analisa,
essas mudanças são denominadas de SNPs. Na sigla em inglês, o SNP
significa Single Nucleotide Polymorphism ou polimorfismo de um único
nucleotídeo. Os polimorfismos são importantes de ser catalogados porque
muitos deles podem causar ou predispor a doenças; e é interessante que
o indivíduo tenha um diagnóstico cada vez mais precoce das doenças
que ele possa vir a ter.
Genética Humana40
SAIBA MAIS:
Doença conhecida como Anemia falciforme consiste exatamente em uma mudança de bases, de um adenina “A” para timina“T no gene da cadeia beta da hemoglobina que causa uma mutação do aminoácido ácido glutâmico para valina na sexta posição desta cadeia. Essa mutação faz com que a hemoglobina do anêmico tenha formas distorcidas e não carreguem eficientemente o oxigênio através do sangue.
O exemplo mais conhecido de elementos SINE (Short Intersed
Elements) é a sequência Alu, presente na espécie humana e nos primatas.
Estima-se que estejam presentes em um milhão e 500 mil cópias no
genoma humano, totalizando cerca de 10% do genoma. É possível que
a origem dos elementos Alu esteja relacionada à retrotransposição do
RNA 7SL. Com base nessa hipótese, podemos afirmar que Alu é um tipo
de pseudogene processado, pois seria um pseudogene modificado da
sequência que transcrevem o RNA 7SL. A variabilidade das populações
humanas tem sido estudada em relação aos polimorfismos de inserção
de sequências Alu. Como várias dessas inserções são recentes na história
dos humanos, nem todas estão presentes em uma dada posição em
todos os seres humanos, caracterizando, portanto, polimorfismos na
nossa espécie.
Apenas uma pequena parte do genoma de organismos complexos
codifica proteínas, a outra grande parte dos RNAs transcritos compõem o
chamado RNA não codificador (ncRNA). Estes estão associados à regulação
de vários processos celulares como splincing alternativo, a edição do RNA,
o silenciamento gênico, a compensação de dose, a impressão genômica,
a metilação do DNA e a formação da heterocromatina. Alguns tipos de
RNA não codificador, como o RNA telomerásico (envolvido na síntese dos
telômeros cromossômicos) e outros pequenos RNAs, possuem níveis de
expressão relativamente constantes, desempenham papéis estruturais ou
catalíticos necessários para a viabilidade celular e, por isso, podem ser
chamados RNAs não codificadores constitutivos.
Genética Humana 41
Os ncRNA são o RNA de interferência (RNAi) e microRNAs (miRNAs).
Este vem sendo usado em estudos genômicos funcionais, na produção
de modelos animais e em aplicações terapêuticas por empresas
farmacêuticas que buscam alvos promissores para novos medicamentos.
Além disso, as empresas de biotecnologia consideram que o silenciamento
de um gene pelo RNAi poderia ser uma terapia viável no tratamento
do câncer e de infecções virais. Os microRNAs (miRNAs) e os siRNAs
possuem muitas semelhanças, diferenciando-se fundamentalmente
em sua biogênese. E atuam por vias relacionadas na diferenciação da
retina em camundongos, no desenvolvimento craniofacial e dentário em
mamíferos e na proteção contra o estresse celular, cuja alteração está
relacionada com o desenvolvimento de psoríase em humanos.
No mesmo ano da criação do PGH foi criado o Projeto Epigenoma
Humano (PEH), cujo objetivo é identificar, catalogar e interpretar a
importância gênica dos padrões de metilação em todos os genes, na
maioria dos tecidos (estudos de epigenética).
O ncRNA assim como o íntron, complexos proteicos e epigenéticos,
formam uma rede de regulação gênicas que podem conter os segredos
da complexidade dos organismos. Outras questões éticas vêm surgindo,
à medida que os conhecimentos relativos ao nosso genoma aumentam.
Escolha das características genéticas dos seus filhos, discriminação
baseada na constituição genética dos indivíduos suscetíveis a doença
genética pelos planos de saúde, até que ponto uma pessoa quer conhecer
sua constituição genética, entre outras.
Genética Humana42
RESUMINDO:
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que o Projeto Genoma Humano (PGH) é um projeto público internacional criado para desenvolver mapas genéticos e físicos detalhados do genoma humano, bem como conhecer toda a sua sequência de nucleotídeos; iniciado em 1990. A genômica comparativa é área da genômica dedicada à comparação entre genomas de organismos diversos, quanto ao tamanho do genoma, ao número, a função e a organização de genes, as relações evolutivas, a evolução de genes e genomas e outros aspectos, evidenciando suas semelhanças e diferenças. A análise do transcritoma permiti identificar a variação da expressão gênica em diferentes situações. Já a proteômica fornece informações sobre estrutura, localização e função das proteínas, suas interações com outras proteínas, ácidos nucleicos e metabolitos e modificações pós-traducionais. A genômica junto com as demais “ômicas” ajudam a explicar a complexidade de nossa identidade única.
Genética Humana 43
Base Genética do Câncer
INTRODUÇÃO:
Ao término deste capítulo você será capaz de entender a definição e a base genética associada ao câncer. O que acontece com a proliferação celular de uma célula normal e uma doente. E saber quais os fatores ambientais que já foram associados a câncer. Então vamos lá. Avante!
Definição de Câncer
DEFINIÇÃO:
O câncer é um conjunto de doenças complexas que se diferenciam, conforme o tipo celular do qual se originam. As doenças que constituem o câncer variam em sua idade de início, velocidade de desenvolvimento, capacidade invasiva e em seu prognóstico e capacidade de resposta ao tratamento. Contudo, em nível molecular, todos os tipos de câncer mostram características comuns, que os reúnem em uma classe ampla de doenças.
Todos os cânceres evidenciam duas características principais: a
proliferação celular descontrolada; identificado por crescimento e divisão
celulares anormais. E as metástases, um processo que permite que as
células cancerosas se disseminem e invadam outras partes do corpo. Nas
células normais, a proliferação e a invasão são controladas por genes que
se expressam em ocasiões e locais apropriados.
Diferente das doenças cromossômicas, monogênicas e
multifatoriais, cuja anormalidade genética se encontra no DNA de todas
as células do organismo (inclusive os gametas) e podem ser transmitidas
de geração para geração. O câncer é uma doença genética das células
somáticas, originando-se geralmente de mutações em genes que
Genética Humana44
controlam a multiplicação celular somática. O acúmulo dessas mutações
torna o câncer uma doença genética comum entre os humanos.
As células normais apresentam uma regulação controlada do seu
crescimento. A passagem para um crescimento celular desregulado
chama-se neoplasia e o conjunto de células resultantes é denominado
neoplasma ou tumor. É comum, entretanto, o uso do termo “neoplasia”
como sinônimo de neoplasma ou tumor.
Os tumores podem ser benignos ou malignos. Os benignos não
se espalham entre tecidos adjacentes, nem formam metástases, mas
podem causar problemas por pressão mecânica. Os tumores malignos
mostram crescimento desregulado, podem se espalhar tanto para os
tecidos vizinhos, quanto por metástases, formando um novo foco tumoral.
Os principais tipos de tumores classificam-se em carcinomas
(tecido epitelial), sarcomas (tecido conectivo), linfomas (tecido linfático),
gliomas (células gliais do sistema nervoso central - SNC) e leucemias
(órgãos hematopoiéticos).
Os cânceres mais prevalentes são derivados de populações
celulares que se dividem ativamente, por exemplo, de células epiteliais
do intestino, pulmão ou próstata. Já, as formas mais raras de câncer
desenvolvem-se a partir de populações de células que geralmente não
se dividem, por exemplo, células musculares ou nervosas diferenciadas.
SAIBA MAIS:
A denominação dos tumores deriva, geralmente, dos tecidos que os originam. Por exemplo, miomas e adenomas são tumores benignos de músculos e glândulas, respectivamente. O carcinoma ovariano e o sarcoma osteogênico são neoplasmas malignos do epitélio ovariano e do tecido ósseo.
Genética Humana 45
No mundo, entre 100 e 350 em cada grupo de 100 mil pessoas
morrem de câncer a cada ano. Mas apesar, da taxa de mortalidade
por câncer ainda seja alta, houve enorme progresso na detecção e no
tratamento de diferentes tipos de câncer.
Base Genética do CâncerExistem duas classes de genes que constituem apenas uma
pequena proporção do genoma inteiro, mas têm papéis importantes no
desenvolvimento do câncer (proliferação celular descontrolada). A função
normal desses genes é manter a sequência de eventos pelos quais uma
célula cresce e se divide (ciclo celular).
Esses genes são os proto-oncogenes que regulam o crescimento
celular e a diferenciação normal, e os genes supressores de tumor (ou
antioncogenes) que regulam o crescimento anormal, inibindo-o.
Proto-Oncogenes e Oncogenes
DEFINIÇÃO:
O oncogene é uma versão alterada do gene normal, denominado de proto-oncogene. Os proto-oncogenes não teriam sido mantidos no genoma se não tivessem um papel vital no metabolismo celular normal.
Os oncogenes são genes dominantes no nível celular que codificam
proteínas estimuladoras do crescimento, as quais contribuem para o
descontrole da divisão celular e o fenótipo maligno da célula. Derivam,
portanto, de genes celulares normais expressos sob uma forma alterada e
atuam sinergicamente, nenhum deles sozinho causando câncer. A maioria
dos oncogenes não apresenta mutações na linhagem germinativa que
originem síndromes de câncer familiar. Exceção são as proteínas dos
genes RB1 (Retinoblastoma 1) e TP53 (proteína de tumor), designadas
como pRB e p53, respectivamente.
Genética Humana46
O gene que codifica a ciclina D1, por exemplo, está mais expresso
em certos tumores, dentre eles os de mama, bexiga, pulmão e esôfago.
Nas células cancerosas, a amplificação do DNA cria múltiplas cópias do
gene CCND1, elevando a ciclina D1 a níveis, que podem contribuir para
uma entrada descontrolada na fase de Síntese no ciclo celular.
SAIBA MAIS:
Em células eucarióticas, o ciclo celular é dividido em 3 fases principais: Intérfase, na qual ocorre crescimento da célula e preparo para a divisão propriamente dita (G1, S e G2); Fase mitótica (Fase M), na qual ocorrerá a separação dos cromossomos da célula-mãe e Citocinese, erros nesses processos podem acarretar na morte celular ou no desenvolvimento de células tumorais.
Na Tabela 2 estão expostos alguns ocongenes. Em certos tumores
de paratireoide e nos linfomas de células B, o gene CCND1 (Protein
Coding, Cyclin D1) é afetado por alterações cromossômicas, como
as translocações, expressando-se anormalmente. Da mesma forma,
acontece no gene CCNE (cyclin E) envolvido em leucemias e em tumores
de mama e colo.
O gene EGFR, que codifica o receptor do fator de crescimento
epidérmico (EGFR), está amplificado em 35 a 50% dos astrocitomas
malignos (espécie de tumor cerebral), em 20% dos glioblastomas (outro
tipo de tumor cerebral) e em 10 a 30% dos melanomas e cânceres de
mama, ovário, cabeça e pescoço.
O gene FGFR, do receptor do fator de crescimento fibroblástico
(FGFR), está mais expresso em cerca de 20% dos tumores de mama. A
atividade de MDM2 (Mouse double minute 2 homolog) é equivalente, em
seu efeito, à inativação do gene TP53 (protein called tumor protein p53).
A expressão aumentada do gene MDM2 é encontrada principalmente em
tumores de tecido adiposo, sarcomas de tecidos moles, osteossarcomas
e carcinomas esofágicos. Células cancerosas apresentam níveis altos de
Genética Humana 47
telomerase ativa, que ajudam a protegê-las da senescência, tornando-as,
assim, imortais.
A Tabela 2 apresenta os principais oncogenes que alteram o
controle do ciclo celular e suas consequências.
Tabela 2: Oncogenes, produto e origem
Oncogene Produto oncogenico Origem
ABL1 Tirosinoquinase Leucemia de
camundongo
ARAF1 Serino/treoninoquinSarcoma de
camundongo
BCL2
Proteína da membrana
mitocondrial, que impede a
eficiência da apoptose
Linfoma/leucemia de
células γ
BRAFFator citoplasmático de
transdução de sinal
Sarcoma de
camundongo
CRK Ativador de tirosinoquinase Sarcoma de ave
ERBB2 Receptor de fator de
crescimento
Leucemia eritroblástica
de ave
ETS1 Fator de transcrição nuclear Eritroblastose de ave
ETS2 Fator de transcrição nuclear Eritroblastose de ave
FES Tirosinoquinase Sarcoma de gato
FGF4Fator de crescimento
fibroblástico
FGR Tirosinoquinase
TirosinoquinaseSarcoma de gato
FMSTirosinoquinase; receptor de
fator de crescimentoSarcoma de gato
FOS Fator de transcrição nuclearOsteossarcoma de
camundongo
HRASProteína ligadora de GTP
(proteína G)
Sarcoma de rato;
eritroleucemia
Genética Humana48
JUN Fator de transcrição nuclearFibrossarcoma de
galinha
KIT Tirosinoquinase Sarcoma de gato
KRASProteína ligadora de GTP
(proteína G)
Sarcoma de rato;
eritroleucemia
LMYC Fator de transcrição nuclear Mielocitomatose de ave
METReceptor de fator de
crescimento do hepatócito
MOS Serino/treoninoquinase Sarcoma de
camundongo
MYB Fator de transcrição nuclearMieloblastose de
galinha
MYC Fator de transcrição nuclearMielocitomatose de
galinha
MYCN Fator de transcrição nuclear
Mielocitomatose de ave;
neuroblastoma; Ca de
pulmão
NRAS Proteína ligadora de GTP
(proteína G)Neuroblastoma
NTRK1Receptor de fator de
crescimento neurotrófico
PDGFBPolipeptídeo γ do fator de
crescimento plaquetárioSarcoma de macaco
RAF1 Serino/treoninoquinaseLeucemia de
camundongo
REL Proteína nuclear Reticuloendoteliose de
ave
RETReceptor de fator de
crescimento
Neoplasia endócrina
múltipla
ROS1 Tirosinoquinase Sarcoma de ave
SEAReceptor de fator de
crescimentoEritroblastose de ave
Genética Humana 49
SKI Proteína nuclear Sarcoma de ave
SRC TirosinoquinaseSarcoma de Rous
(galinha)
THRA Receptor do hormônio
tireóideo γ 1
Leucemia eritroblástica
de ave
THRB Receptor do hormônio
tireóideo γ
Leucemia eritroblástica
de ave
YES TirosinoquinaseSarcoma viral
Yamagushi
Tabela 3: Oncogenes e genes supressores de tumor que alteram a regulação do ciclo celular e consequências
OncogenesAlteração
GenicaConsequencia
BCL2
Superexpressão
devida a
translocação
Bloqueia a apoptose
próxima a um forte
reforçador
CDK4 AmplificaçãoPromove entrada na
fase S
CDK4 Mutação
Resistência à inibição
pela p16; promove
entrada na fase S
CCND1Amplificação ou
superexpressão
Promove entrada na
fase S
EGFR Amplificação
Promove a
proliferação celular
por ativação da via do
EGFR
FGFR Amplificação
Promove a
proliferação celular
por ativação da via do
FGFR
Genética Humana50
MDM2 Amplificação
Mimetiza a perda da
p53 com a perda de
função dos pontos de
controle de G1/S, S e
G2/M
RAS Amplificação
Promove a
proliferação celular
por transmissão do
sinal de crescimento
RAS MutaçãoInativa a GTPase; ativa
a via do GFR
TERT SuperexpressãoCélulas não entram
em senescencia
Genes supressores de
tumorAlterac γa γo Conseque γncia
BAX Mutação
Falha na promoção da
apoptose de células
danificadas
BUB1 Mutação
Perda da função do
ponto de controle da
formação do fuso
CDH1 Mutação
Perda da inibição por
contato; invasão dos
tecidos e metástases
CDKN1A Mutação
Perda das funções
dos pontos de
controle de G1/S e S
TP53 Mutação
Perda das funções
dos pontos de
controle de G1/S, S e
G2/M
Genética Humana 51
RB1 Mutação
Promove a
proliferação celular;
liberação do fator de
transcrição E2
BCL2=B-cell cll/
lymphoma 2; CDK4=cyclin-
dependent kinase 4;
CCND1=cyclin D1; EGFR
= receptor do fator de
crescimento epidérmico;
FGFR =receptor do
fator de crescimento
fibroblástico; MDM2=MDM2
protooncogene; HRAS=hras
protooncogene, GTPase;
TERT=telomerase
reverse transcriptase;
BAX= bcl2-associated
x protein; BUB1=bub1
mitotic checkpoint
serine/threonine kinase;
CDH1=cadherin 1;
CDKN1A=cyclin-dependent
kinase inhibitor 1A;
TP53=tumor protein p53;
RB1= Retinoblastoma.
Fonte: Modificada de Strachan et. al, 2013
Genética Humana52
SAIBA MAIS:
Os genes protetores regulam diretamente o ciclo celular. São genes de suscetibilidade para câncer. Como exemplos, os genes RB1 (Protein Coding, RB Transcriptional Corepressor 1), TP53, WT (Wild type) e APC (Polipose adenomatosa coli). Sendo esse último associado a câncer colorretal poliposo hereditário e câncer colorretal não poliposo hereditário.
Entre as doenças humanas, cujo falhas do reparo do DNA está
envolvido, se encontra o xeroderma pigmentoso, uma rara condição
autossômica recessiva que inclui grande susceptibilidade a câncer da
pele e sensibilidade extrema à luz solar. As pessoas com essa doença
também apresentam forte predisposição ao câncer de pele, com uma
incidência variando de 1.000 a 2.000 vezes que a encontrada nas pessoas
não acometidas. Outra doença é uma forma hereditária de câncer de
cólon, o câncer de cólon não poliposo (HNPCC). Esse é um dos cânceres
de cólon hereditários mais comuns (15%). Ainda te Anemia Falciforme,
Síndrome de Werner entre outras.
A Síndrome de Bloom corresponde pela deficiência de crescimento
pré e pós-natal, baixa estatura, fotossensibilidade, telangiectasia entre
outras. Os homens são estéreis, as mulheres têm fertilidade reduzida
e curta duração do período reprodutivo. A doença é causada por
mutações no gene BLM, localizado no cromossomo 15q26.1, e o defeito
genético no sistema de reparo do DNA é devido a mutações no gene
RECQL3, pertencente à família gênica das DNA-helicases, que auxiliam o
desenrolamento da dupla-hélice do DNA, durante sua replicação.
Proliferação CelularAs células do câncer se dividem rápida e continuamente, criando
tumores que comprimem as células normais e acabam desviando os
nutrientes de tecidos saudáveis. As células de um tumor avançado podem
se separar do tumor e se deslocar para locais distantes no corpo; onde se
Genética Humana 53
implantam e desenvolvem novos tumores; onde estabelecem tumores
secundários (metástase).
Mesmo não estando entre um dos países com a maior taxa de
mortalidade em decorrência do câncer, no Brasil, esta é a segunda maior
causa de mortes chegando a 13% e ficando atrás apenas das mortes
causadas por problemas circulatórios como diabetes, infarto, hipertensão,
e outras.
Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que até o
ano de 2030, 27 milhões de pessoas serão acometidas por essa doença.
Fatores de risco como o sobrepeso, dieta com pouca ou nenhuma
ingestão de frutas e legumes, sedentarismo, tabagismo e alcoolismo
expõe cada vez mais pessoas ao risco de desenvolver vários tipos de
câncer que poderiam ser evitados.
Segundo dados do INCA, o Instituto Nacional de Câncer, no Brasil,
o tipo de câncer mais comum é o de pele não melanoma, mas por ser um
tipo de baixa letalidade, não figura entre os maiores causadores de morte.
Entre os homens, o câncer mais comum é o de próstata, seguido pelo de
pulmão, cólon e reto, estômago, cavidade oral, laringe e bexiga. Já entre
as mulheres os tipos mais comuns são os de mama, colo do útero, cólon
e reto, glândula tireoide, pulmão, estômago e ovário.
Cânceres Comuns
No Brasil, o câncer de próstata é o segundo mais comum entre os
homens (atrás apenas do câncer de pele não-melanoma). A próstata é uma
glândula que só o sexo masculino possui e que se localiza na parte baixa
do abdômen, produz parte do sêmen, líquido espesso que contém os
espermatozoides, liberado durante o ato sexual. É considerado um câncer
da terceira idade, devido acometer cerca de 75% dos casos no mundo
ocorrem a partir dos 65 anos. Alguns desses tumores podem crescer de
forma rápida, sofrer metástase e levar à morte. A maioria, contudo, cresce
de forma tão lenta, levando cerca de 15 anos para atingir 1 cm³; que não
chega a dar sinais durante a vida e nem a ameaçar a saúde do homem. E
Genética Humana54
as principais causas são má alimentação, consumo excessivo de bebidas
alcoólicas, uso de anabolizantes, obesidade e fatores genéticos.
O câncer de pulmão é o segundo mais comum em homens e
mulheres no Brasil (sem contar o câncer de pele não melanoma). É o
primeiro em todo o mundo desde 1985, tanto em incidência quanto em
mortalidade. Cerca de 13% de todos os casos novos de câncer são de
pulmão. O tabagismo e a exposição passiva ao tabaco são importantes
fatores de risco para o desenvolvimento de câncer de pulmão. Os sintomas
geralmente não ocorrem até que o câncer esteja avançado. Mutações
em diferentes genes, como TP53, RB1, FHIT (fragile histidine triad gene),
EGFR, KRAS, BRAF, ERBB2, MET, STK11(serine/threonine protein kinase
11) e PARK2 (parkin), a amplificação e a deleção de vários genes, bem
como o gene de fusão ALK/EML4 (anaplastic lymphoma kinase), estão
associados ao câncer de pulmão.
O câncer colorretal atinge a região do intestino grosso e do reto. Os
principais sintomas são diarreia, prisão de ventre, gases, dor na região do
abdômen, náuseas, vômitos e emagrecimento geralmente só no estágio
mais avançados. E pode estar associado ao consumo exagerado de bebida
alcoólica, de carne vermelha, de alimentos processados, tabagismo e
sedentarismo são os fatores principais para o desenvolvimento desse tipo
de câncer, que envolve o intestino grosso e o reto. Na maior parte dos
casos a doença tem cura, se for diagnóstico precocemente.
O câncer de estômago é a segunda causa de morte por câncer no
mundo entre homens e mulheres. O principal fator de risco é o contato
com a bactéria H. pylori. Essa bactéria é responsável por até 53% dos
casos. Outros fatores que podem desencadear a doença são de origens
ambientais, comportamentais e genéticos. Uma alimentação saudável
rica em frutas e verduras que possuem vitaminas C, E e betacaroteno
contribuem para uma diminuição das incidências.
O câncer na glândula tireoide acomete mais mulheres que homens,
e isto deve estar associado a fatores hormonais. Fatores ambientais,
Genética Humana 55
alimentos que fazem parte da dieta e questões genéticas também podem
estar ligados ao desenvolvimento da doença.
O câncer de mama o mais comum entre as mulheres de todo o
mundo; não tem somente uma causa. A idade é um dos principais fatores
de risco para a doença (cerca de quatro em cada cinco casos ocorrem
após os 50 anos). Outros são o histórico menstrual de mulheres que
tiveram a menstruação antes dos 12 anos e entraram na menopausa após
os 55 anos, além de obesidade, gravidez tardia e o histórico familiar.
Formas de redução dos riscos incluem dieta saudável, prática de
exercícios e amamentação, mas a melhor maneira de prevenir é fazendo
o autoexame. Depois dos 20 anos, a mulher deve fazer o autoexame da
mama mensalmente e com o médico pelo menos a cada 3 anos. Após
os 40, a consulta com o médico deve ser anual. Um diagnóstico precoce
aumenta as chances de cura e diminui a necessidade de intervenções
cirúrgicas. Grande parte dos casos de câncer de mama hereditário
resulta de mutações germinativas nos genes supressores de tumor
BRCA1 e BRCA2 (genes supressores de tumor), sendo que as mulheres
que herdam alelos mutantes de BRCA1 apresentam, além do câncer de
mama, frequência elevada de câncer no ovário.
O vírus HPV é o principal fator de risco para o câncer do colo do
útero. Além dos fatores genéticos e tabagismo. Depois do câncer de pele,
este é o que possui maiores chances de prevenção e cura. A detecção
pode ser feita através do exame de papanicolau. A doença se manifesta
entre os 20 e 29 anos, mas também existe o risco para mulheres na faixa
entre 50 e 60 anos.
O câncer de pele melanoma tem alta frequente no Brasil e
corresponde a cerca de 30% de todos os tumores malignos registrados no
país; contudo o melanoma representa apenas 3% das neoplasias malignas
do órgão. Possui grande importância, devido à sua alta possibilidade de
provocar metástase.
As leucemias são neoplasias do tecido hematopoiético, com
acúmulo ou multiplicação irregular de células leucêmicas, originadas de
uma linhagem celular pluripotente, que substituem progressivamente
as células normais e se infiltram na maioria dos tecidos. Podem resultar
Genética Humana56
de mutações somáticas, muitas das quais consistindo em alterações
cromossômicas características (translocações e inversões) nas células da
medula óssea.
SAIBA MAIS:
Os proto-oncogenes são genes que controlam as funções celulares normais; quando sofrem mutação, se tornam oncogenes que estimulam a proliferação celular. Eles tendem a ter ação dominante.
Os genes supressores de tumor inibem a proliferação celular; quando
sofrem mutação, permitem a proliferação celular. Os genes supressores
de tumor podem ter ação recessiva. Organismos heterozigotos para os
genes supressores de tumor são, geralmente, predispostos para o câncer.
Fatores Ambientais e o Câncer O meio ambiente é responsável por 80% dos casos de câncer e
diversos fatores contribuem para o seu desenvolvimento, entre eles
o efeito do fumo, dieta, obesidade, álcool e radiação Ultra Violeta.
Substâncias químicas, como benzeno (usado como solvente industrial),
benzo[a]pireno (encontrado no cigarro) e bifenis policlorados (PCBs,
usados em transformadores industriais e capacitores) também estão
envolvidas.
A maioria dos fatores ambientais associados com câncer causa
mutações somáticas que estimulam a divisão celular ou influenciam o
processo celular normal.
Desvendando-se os mecanismos básicos de funcionamento
dos genes, cria-se uma perspectiva revolucionária no tratamento das
neoplasias. Seu princípio é a reposição de um gene mutante por uma
cópia correta, restaurando o funcionamento celular normal e alterando
terapeuticamente o fenótipo maligno. Com base nas classes de genes
participantes no desenvolvimento das neoplasias, as terapias genéticas
podem ser divididas em três grupos Terapia de supressão do gene
Genética Humana 57
tumoral (TSGT), objetivando matar a célula ou alterar seu padrão de
crescimento, comportamento, capacidade de invasão e disseminação
metastática, terapia do gene suicida, que consiste na transdução de um
gene que transforma uma pró-droga atóxica em uma substância tóxica.
E Terapia genética imunomoduladora, que consiste em um método para
induzir uma resposta imune contra as lesões metastáticas.
A alimentação está sendo estudada como um fator de risco para
o câncer. Alguns estudos mostram que as frutas e vegetais sem amido
podem proteger contra os cânceres de boca, esôfago e estômago. Os
alimentos que contêm níveis significativos e nitritos e nitratos (picles,
salsichas, embutidos e outros tipos de enlatados) são responsáveis pelos
altos índices de câncer de estômago. Os defumados e os churrascos
devido à presença do alcatrão (da fumaça do carvão), a mesma substância
encontrada na fumaça do cigarro, também tem ação carcinogênica. Os
alimentos preservados em sal (carne-de-sol, charque e peixes salgados)
também estão relacionados ao desenvolvimento de câncer de estômago.
Portanto, observe a quantidade de sódio nas tabelas nutricionais dos
produtos antes de comprá-los.
O consumo de álcool também pode aumentar o risco de câncer
de fígado e câncer colorretal principalmente em mulheres. O uso
combinado de álcool e tabaco aumenta o risco de câncer de faringe e a
laringe supraglótica. Envolvido também nos cânceres de fígado, reto e,
possivelmente, mama. Pesquisar tem demonstrado que o tipo de bebida
(cerveja, vinho, cachaça, entre outros) é indiferente.
A obesidade também é um fator de risco para o câncer da vesícula
biliar.
Os indivíduos que adoram se expor ao sol de forma prolongada e
frequente, por atividades profissionais e/ou de lazer, formam um grupo
de maior risco de contrair câncer de pele, principalmente se a for pele
clara. Assim, não importa a ocasião, use chapéus, guarda-sóis, óculos
escuros e filtros solares para se proteger. É necessário evitar a exposição em horários em que os raios ultravioletas são mais intensos, ou seja, das
10 às 16 horas.
Genética Humana58
Estudos mostram uma forte relação entre atividade física e um
menor risco de câncer colorretal. Alguns estudos mostram que a atividade
física protege contra o câncer de mama na pós menopausa e contra o
câncer de endométrio.
Beber água com grandes quantidades de arsênico está associado
aos cânceres de pele, bexiga e pulmão.
RESUMINDO:
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido que o câncer pode ser definido como um grupo de doenças complexas, com comportamentos diferentes, conforme o tipo celular do qual se originam. As principais características que diferem as células cancerosas das células normais são: crescimento e multiplicação descontrolados; perda da inibição por contato; perda da afinidade celular específica; falha nos genes do fator de crescimento; insensibilidade aos sinais externos de interrupção do crescimento; resistência à apoptose entre outros. Os genes cujas mutações causam o câncer se classificam em duas categorias: os proto-oncogenes, que controlam o crescimento e a diferenciação celular normal, mas, se ativados, transformam-se em oncogenes, e os genes supressores de tumor, que são os genes protetores e de manutenção, que inibem o crescimento celular anormal, reparam danos do DNA e mantêm a estabilidade genômica. As síndromes de câncer hereditário são defeitos genéticas cujas neoplasias malignas parecem se aglomerar em certas famílias. O diagnóstico e a terapia do câncer vêm recebendo resultados promissores.
Genética Humana 59
Terapia Gênica
INTRODUÇÃO:
Ao término deste capítulo você será capaz de entender os principais conceitos da Terapia Gênica, estudos experimentais e as perspectivas da terapia genética. Então vamos lá. Avante!.
Conceitos de Terapias GenéticasA terapia gênica é uma ferramenta que usa a tecnologia de genética
molecular no tratamento de doenças. Essa consiste em inserir uma cópia
ativa (normal) de determinado gene nas células de um indivíduo que tem
alelos mutado desse gene. Assim, o gene inserido pode amenizar os
efeitos do gene defeituosos.
O contexto da terapia é amplo, com potencial para tratar doenças
causadas por desordens em genes recessivos (fibrose cística, hemofilia,
distrofia muscular e anemia falciforme), doenças genéticas adquiridas
como câncer, e determinadas infecções virais, como AIDS.
Entre as técnicas mais amplamente utilizadas está a do DNA
recombinante, na qual a cópia normal do gene é inserida em um vetor
(plasmídio, nanoestruturado ou viral) e por eles introduzi-lo no paciente. O
vetor viral é o mais utilizado, por sua eficiência em invadir células e nelas
introduzir seu material genético. Mas há desvantagens.
A terapia gênica ainda obtém resultados dúbios. No caso da
fibrose cística (distúrbio respiratório grave), introduzindo cópias do gene
normal nas células pulmonares, não conseguiu o resultado esperado.
Melhores resultados foram encontrados em tratamentos em distúrbios
do sistema imune e de células do sangue com a introdução de genes
normais utilizando técnicas com células da medula óssea.
Contudo, mesmo com o número crescente de estudos clínicos para
terapia gênica, é preciso aperfeiçoamento da técnica; existem barreiras
Genética Humana60
para transferir genes exógenos para as células humanas, conseguir que
um o gene seja expresso e limitar as respostas imunológicas aos produtos
dos genes e aos vetores. Portanto, não é biologicamente simples.
Fármacos de origem gênica estão sendo desenvolvidos; e já existe
um grupo de terapias direcionadas ao câncer. Esses medicamentos inibem
a atividade dos produtos de oncogenes envolvidos no desenvolvimento
dos tumores. O anticorpo monoclonal é um dos fármacos no tratamento
do câncer de mama, causando a morte das células doentes. Quando
administrado com outros quimioterápicos, reduz a recorrência do câncer
e aumenta a sobrevida dos pacientes, em comparação ao tratamento
apenas com quimioterapia.
SAIBA MAIS:
A terapia gênica pesquisada em sua maior parte se concentra apenas em células somáticas, chamada de terapia gênica somática; oferecendo benefícios para os pacientes, contudo não afeta os genes das futuras gerações. A terapia que envolve as células reprodutivas, ou linhagem celular é tecnicamente possível, contudo, existem questões éticas a ser debatidas.
Requerimentos Basicos para Terapia Gênica
Hoje há várias modalidades de tratamentos genéticos disponíveis.
Até pouco tempo atrás, no entanto, a maioria dos tratamentos
fornecidos por médicos geneticistas se consistia em aconselhamento e
tratamentos sintomáticos. O tratamento dos erros inatos do metabolismo
envolve ajuste na dieta, fórmulas especializadas e suplementação com
vitaminas/cofatores.
As novas modalidades de tratamento vêm se desenvolvendo para
doenças não metabólicas: biofármacos, tratamento como estratégias de
Genética Humana 61
medicina personalizada, clonagem de tecidos, terapia gênica e correção
gênica.
Os requerimentos para terapia gênica efetiva estão destacados
na Tabela 4. Em geral, três tipos básicos de informação precisam estar
disponíveis e compreendidos: a natureza da mutação envolvida, o tipo de
função que o gene exerce e um método efetivo de transferência gênica
(vetor).
Tabela 4: Requerimentos para a terapia gênica
Expressão gênica suficientemente entendida
Possibilidade de transferência de genes para as células
Patogênese da doença suficientemente entendida
Tecnologia de recombinação genética
Gene alvo clonado
Gene alvo identificado
Expressão suficiente e apropriada do gene no momento apro-priado
Expressão suficiente e adequada do gene para o período de tempo adequado
Célula(s)-alvo conhecida
Fonte: Strachan, T. (2013)
SAIBA MAIS:
A clonagem pode ser usada em diferentes níveis; por exemplo a clonagem de uma sequência específica de DNA pode ser utilizada para obter material para pesquisas posteriores. Estes esforços possuem grande potencial para tratamentos médicos.
Genética Humana62
Biofármico
O primeiro medicamento produzido em massa utilizando a engenharia genética foi a insulina humana formada a partir de bactérias Escherichia coli alteradas, em 1982. O desenvolvimento destes medicamentos aumentou enormemente o tratamento para muitos distúrbios. Atualmente, as pessoas são tratadas com insulina sintética em vez de extraí-la de animais (década de 1970).
A deficiência de hormônio do crescimento humano (Growth Hormone Deficiency, GHD) foi descoberta na década de 1920. Estratégias iniciais utilizavam GH extraído de bovino, o que levou ao diagnóstico de encefalite (“Mal da vaca Louca”). Na década de 1950, começaram os primeiros tratamentos com GH extraído da pituitária humana (cadáver). Atualmente, há várias companhias que produzem o hormônio hGH por engenharia genética.
É importante ressaltar que muitos ensaios clínicos com terapia gênica são positivos, mas mesmo diante de limitações, pesquisas com terapia gênica continuam a avançar. Veja exemplos de ensaios clínicos em andamento na Tabela 5.
Tabela 5: Ensaios clínicos com terapia gênica
Deficiência de adenosina desaminase
AIDS/HIV
Câncer
Doença arterial coronariana
Fibrose cística
Distrofia muscular de Duchenne
Deficiência de hormônio do crescimento
Hemoglobinopatias
Hemofilia B
Hipercolesterolemia
Erros inatos do metabolismo (múltiplos)
Doença de Parkinson
Fonte: Strachan, T. (2013)
Genética Humana 63
Terapia Gênica em Seres HumanosExistem 6.000 doenças humanas hereditárias catalogadas e poucas
são tratáveis, atualmente. Poucas partes são tratadas com biofármicos,
como é o caso da insulina a diabéticos. Os pré-requisitos para esse tipo
de tratamento são ausência do metabólito, o medicamento deve ser uma
pequena molécula que pode ser distribuída pelo sistema circulatório para
os tecidos apropriados, ou em casos que é possível controlar os sintomas
por modificação da alimentação.
Outra parte dessas doenças hereditárias podem ser tratadas por
meio da terapia gênica, uma metodologia promissora de tratamento entre
outras terapias. Um transgene é um gene ou material genético transferido
entre dois organismos por via natural ou por técnicas de engenharia
genética. E diz transgênico, o organismo que contém um ou mais genes
transferidos artificialmente de outra espécie. Quando a terapia gênica
é eficaz, o transgene sintetiza o produto gênico ausente e restaura o
fenótipo normal do paciente.
PASSO A PASSO
Todos os protocolos atuais e passados de terapia gênica de
células somáticas são procedimentos de acréscimo de genes. Apenas
acrescentam cópias funcionais do gene anômalo (mutado) do paciente
aos genomas das células receptoras. Eles não substituem o gene anômalo
por um gene funcional. E sim, os genes introduzidos são inseridos em
sítios aleatórios nos cromossomos das células hospedeiras. O protocolo
a ser alcançado no futuro é substituir o gene anômalo (mutado) por um
gene funcional.
A terapia gênica humana é efetuada de acordo com diretrizes
rigorosas contida no National Institutes of Health (NIH). Cada procedimento proposto de terapia gênica é fiscalizado minuciosamente por comissões
de revisão de âmbito local (instituição ou centro médico) e, nacional (NIH).
Portanto, é preciso cumprir exigências para a aprovação de um
procedimento de terapia gênica. Entre elas:
Genética Humana64
1. O gene tem de ser clonado e bem caracterizado, isto é, deve estar
disponível na forma “normal”;
2. É preciso que haja um método eficaz de administração do gene ao(s)
tecido(s) ou às células alvos;
3. Os riscos da terapia gênica para o paciente devem ter sido avaliados
com rigor e ser comprovada;
4. Não pode haver outros métodos de tratamento da doença;
5. Deve haver dados de experimentos preliminares com modelos
animais ou células humanas, que têm de indicar que a terapia gênica
proposta provavelmente será eficaz.
A proposta de uma terapia gênica não será aprovada pelas comissões
de revisão local e nacional até que as exigências estejam convencidas do
cumprimento de todas as condições citadas anteriormente.
Terapia Gênica: Genes
O primeiro tratamento por terapia gênica em seres humanos
ocorreu em 1989, quando uma menina de 4 anos com imunodeficiência
combinada grave por deficiência de adenosina desaminase (ADA- SCID)
recebeu o transgene. A SCID (imunodeficiência combinada grave) é
uma doença autossômica rara do sistema imune e pode levar a morte.
Crianças afetadas pelas diversas formas de SCID (ibidem) têm baixíssima
resistência a infecções e, se não forem tratadas, morrem em geral antes
dos seis meses de idade. A terapia gênica dessa paciente, bem como
a realizada a partir de 1991 em um segundo paciente de nove anos de
idade, teve resultados positivos.
A partir do final de abril de 2008, foram também divulgados os
primeiros resultados de ensaios clínicos de fase I/II para tratamento da
amaurose congênita de Leber (abreviada LCA, do inglês Leber’s congenital
amaurosis). A LCA é uma doença que provoca cegueira progressiva, algumas de causa genética já bem conhecida, como a deficiência da
RPE65, uma enzima necessária para produzir o derivado de vitamina A.
Genética Humana 65
A maioria dos ensaios clínicos de terapia gênica tem sido aplicado
em estudos de câncer, em pacientes em estágios avançados. O efeito
desejável de qualquer tratamento para o câncer é o de provocar a morte
seletiva das células tumorais. No caso de tumores sólidos, como tumores
originados no sistema nervoso central, isso é possível mediante terapia
gênica localizada. Estratégias vêm sendo desenvolvidas nesse sentido.
Tabela 6: Genes e estratégias para terapias de tumores do sistema nervoso central
Estratégia Exemplos FuncionamentoGenes suicidas: indução
de morte celular programada seletiva das
células tumorais
HSV_TK (timidina cinase de
herpesvírus)
Bloqueio da síntese di DNA quando na presença de uma
pró-droga
Vírus oncolítico com replicação condicional
HSV-1 Onyx-015Replicação somente e células em divisão
ou tumorais.
Indução de apotose FasL, TraiLAtivação da Apoptose
Ligantes de alta afinidade
Receptor de transferrina
Endereçamento específico de drogas
ao tumor
Estratégia corretivaP53, Rb, p16, PTEN
Correção dos genes eleminados nos
tumores
Terapia gênica imunitáriaInterleucinas,
interferons, TNF-γAtivação da resposta
imune antitumoral
Supressão da angiogênese
Angiostatina, endostatina
Bloqueio do crescimento
de novos vasos sanguíneos
RNA de interferência VEGF, EGFR, IGFRRedução da
expressão de Oncongenes
Combinação com terapia celular
Células-tronco neurais ou
mesenquimais como produtoras de vetores virais
Produção continuada e localizada dos
vetores virais
Fonte: Adaptada de Linden & Lenz (2007)
Genética Humana66
SAIBA MAIS:
O procedimento apelidado de “técnica de genes suicidas” consiste em introduzir nas células tumorais um gene que não existe no genoma humano e codifica a enzima timidina cinase, proveniente do genoma do herpesvírus. A presença dessa enzima em uma célula humana mata a célula na presença de uma droga chamada ganciclovir, pois a timidina cinase transforma o ganciclovir em uma toxina. A toxina, por sua vez, só afeta células que se multiplicam.’ Embora a eficácia da tecnologia para tratamento de tumores seja ainda controversa, alguns estudos obtiveram resultados animadores. Dentre eles, um ensaio clínico de fase I/II na Finlândia, da ressecção de tumores extremamente agressivos do sistema nervoso central, denominados glioblastomas.
Algumas doenças neurodegenerativas estão no grupo de
experimentos clínicos, como a doença de Parkinson (DP). A DP é
caracterizada por perda progressiva de neurônios na parte compacta
da substância negra do mesencéfalo e alterações funcionais em outros
núcleos do tronco cerebral, acompanhada da formação de inclusões
intracelulares denominadas corpos de Lewy. Estratégias de terapia gênica
para tratamento da doença de Parkinson incluem a indução da produção
local de dopamina no estriado, a oferta de fatores neurotróficos para
reduzir a perda progressiva de neurônios dopaminérgicos ou, ainda, a
compensação do desequilíbrio funcional na rede de comunicação celular
dos núcleos da base.
Terapia Gênica: Futuro
Os ensaios clínicos de terapia gênica são encerrados, quando é
identificado alguns efeitos adversos, evitando risco de agravamento. Em
muitos casos, o procedimento usado foi considerado seguro, ou com
efeitos adversos, discretos e toleráveis.
A habilidade de fazer modificações pontuais no genoma humano
tem sido alvo de pesquisas desde o conhecimento do DNA. E no futuro,
Genética Humana 67
é esperado que as substituições gênicas dirigidas sejam o método de
escolha para terapia gênica de diferentes doenças.
As terapias gênicas são procedimentos recentes que ainda se
encontram em fase experimental; utilizando testes em modelos e ensaios
pré-clínicos. Essas pesquisas validam a eficácia de uma estratégia
terapêutica, bem como permitem detectar potenciais riscos a seres
humanos, analisando modificações dos vetores e outros componentes
que possam diminuir a segurança para uso humano.
Processo de Terapia
Embora vários protocolos de terapia gênica sejam bem-sucedidos,
o processo é complexo. E várias técnicas necessitam de revisão ou mais
estudos. Na Tabela 7, são apresentados alguns protocolos, aprovados e
publicados para uso clínico, exemplificando a doença, o alvo e o tipo do
vetor empregado.
Vetores possuem um papel importante para o avanço da terapia
gênica no sentido da aplicação à prática médica. Cresce, contudo, a
expectativa de utilização de vetores virais mais seguros, como os vetores
derivados de vírus adenoassociado.
IMPORTANTE:
As principais dificuldades enfrentadas nas pesquisas de terapia gênica são: eficiência da transferência; duração da expressão; segurança do procedimento; reação imunitária.
O vetor ideal é o inserido no paciente e que não induz reações
alérgicas ou processo inflamatório, nem aumente as funções normais,
ou influencie nas deficiências ou atividades deletérias. Ainda, deve ser
seguro não somente para o paciente, mas também para o meio ambiente.
Finalizando, o vetor deve ser capaz de expressar o gene, por toda a vida do paciente. Os vetores comumente usados incluem retrovírus, adenovírus e
vírus adeno-associados geneticamente modificados.
Genética Humana68
SAIBA MAIS:
Cada técnica de introdução de material genético exógeno difere entre si e depende do tipo de aplicação proposto. Algumas são mais eficientes, outras mais aptas a carrear genes grandes (>10kB) e integrar-se ao genoma, permitindo uma expressão permanente.
Tabela 7: Protocolos de terapia gênica
Doença Objetivo Células-alvoModo de li-
beração Países com o protocolo
Deficiência de adenosina
deaminase
Substituição da deficiência de
adenosina dea-minase
Sangue Retrovírus
Itália, Holanda
e Estados Unidos
Deficiência de γ 1-antitripsina
Substituição de γ 1-antitripsina
Epitélio respi-ratório
LipossomaEstados Unidos
AIDSInativação do
antígeno de apre-sentação do HIV
Sangue e me-dula
RetrovírusEstados Unidos
CâncerAprimoramento
da função imuneSangue, me-dula e tumor
Retrovírus, lipossoma, eletropo-ração e
transferência mediada por
células
Áustria, Chi-na, França,
Alema-nha, Itália, Holanda
e Estados Unidos
Câncer Remoção tumora Tumor
Retrovírus, DNA não
complexado, transferência mediada por
células
Estados Unidos
Câncer QuimioproteçãoSangue e me-
dulaRetrovírus
Estados Unidos
CâncerMarcação de
células-troncoSangue, me-dula e tumor
Retrovírus
Canadá, França,
Suécia e Estados Unidos
Genética Humana 69
Fibrose císticaSubstituição enzimática
Epitélio respi-ratório
Adenovírus e lipossoma
Inglaterra e Estados
Unidos
Hipercolestero-lemia familiar
Substituição de receptores
lipoprotéticos de baixa densidade
Fígado RetrovírusEstados Unidos
Anemia de Fanconi
Liberação do gene de comple-
mento C
Sangue e me-dula
RetrovírusEstados Unidos
Doença de Gaucher
Substituição da glucocerebrosi-
dase
Sangue e me-dula
RetrovírusEstados Unidos
Hemofilia BSubstituição do
fator IXFibroblastos
da peleRetrovírus China
Artrite reuma-toide
Liberação de citocina
Membrana sinovial
RetrovírusEstados Unidos
Fonte: Gonçalves, A. R. G. e Paiva, R. M. A. (2017)
Tabela 8: Vetores usados na terapia gênica
Vetor Vantagens Desvantagens
RetrovírusTransferência
eficiente
Transfere DNA apenas para as células em divisão, insere
aleatoriamente o risco de produzir vírus do tipo selvagem
Adenovírus
Transfere para células que não
estão em divisão
Provoca reação imunológica
Vírus associado ao adenovírus
Não provoca reação imunológica
Mantém pequena quantidade de DNA,
difícil processar
Herpes-vírus
Pode ser inserido em células do
sistema nervoso, não provoca reação
imunológica
Difícil produzir em grandes quantidades
LentivírusPode acomodar genes maiores
Questões de segurança
Genética Humana70
Lipossomos e outros vetores revestidos de
lipídio
Sem replicação, não estimula
reação imunológicaBaixa eficiência
Injeção diretaSem replicação, direcionado para
tecidos específicos
Baixa eficiência, não trabalha bem dentro de alguns tecidos
Tratamento de pressão
Seguro, porque os tecidos são
tratados fora do corpo e então
transplantados para o paciente
Mais eficiente com pequenas moléculas de DNA
Gene gun (DNA revestido com
pequenas partículas de ouro e disparado para o
tecido)
Sem necessidade de vetor
Baixa eficiência
Fonte: Pierce, B. A. (2017)
Portanto, o balanço dos efeitos dos ensaios clínicos de terapia
gênica mostra que o processo está em desenvolvimento. E a terapia
gênica de células somáticas é propícia para o tratamento de muitas
doenças humanas hereditárias.
Atualmente, a ascensão das técnicas biotecnológicas promove o
aprimoramento da terapia gênica, como para outros tratamentos como
células-tronco pluripotentes induzidas em pacientes portadores de
doenças genéticas; imunoterapia com células T do receptor do antígeno
quimera; e edição genômica pelo sistema CRISPR/Cas9 (sistema
Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/ Associated
Proteins).
Genética Humana 71
RESUMINDO:
E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. A terapia gênica é o acréscimo de uma cópia normal de um gene ao genoma de um paciente que tem cópias anômalas (mutados) do gene. Ela foi implantada com sucesso em 1990 e hoje é usada para tratar doenças genéticas, câncer e doenças infecciosas. Os resultados dos testes de DNA para genes mutantes associados a doenças hereditárias permitem que os conselheiros genéticos informem às famílias sobre a doença. A terapia gênica de células somáticas está em estágio experimental para o tratamento de muitas doenças humanas hereditárias; no entanto, os resultados obtidos até hoje são ambíguos.
Genética Humana72
REFERÊNCIASALBERTS B, JOHNSON A, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K, WALTER P. Molecular Biology of the Cell. 4th edition, New York: Garland Science, 2002.
BEIGUELMAN, Bernardo. Genética de Populações Humanas. Ribeirão Preto: SBG, 2008. 235p. Disponível em: https://bit.ly/363YROv. Acesso em: 20 out. 2020.
BORGES-OSÓRIO, M.R. e ROBINSON, W.M. Genética Humana. 2 Ed. 2001, Artmed.
ELHUSNY, A. S; FERNANDES-CALDATO, M. C. Erros Inatos do Metabolismo: Revisão de literatura. Revista Paraense de Medicina. 20 (2). 2006.
GONÇALVES, G. A. R.; PAIVA, R. M. A. 2017. Terapia gênica: avanços, desafios e perspectivas. einstein.15(3):369-75.
LINDEN, R. 2010.Terapia gênica: o que é o que não é e o que sera. Estud. av. vol.24 no.70
LODISH, H. et al. Biologia celular e molecular. 7. ed. - Dados eletrônicos. - Porto Alegre: Artmed, 2014.
PIERCE, B. A. Genética: um enfoque conceitual. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017. ISBN: 978-1-4641-0946-1.
MOORHEAD, P. S., NOWELL, P.C., MELLINAN, W. J., BATTIPS, D. M. e HUNGERFORD, D.A (1960). Chromosome preparations of leukocytes cultured from human peripheral blood. Exp. Cell Res. 20: 613-616.
Mutação e Repar do DNA. Disponível em: https://bit.ly/31usp7N. Acesso: 22 out.2020.
SCHAEFER, G. B. Genética médica. Uma abordagem integrada. Porto Alegre: AMGH, 2015.
SNUSTAD, D. Peter; Simmons, M. J. Fundamentos de genética. 6. ed.-Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
STRACHAN, T.; Read, A. Genética Molecular Humana. 4aEd. Porto Alegre: Artmed Editora LTDA. 2013.
ZAHA A, FERREIRA HB, PASSAGLIA LMP. Biologia Molecular Básica. 3ª edição, Porto Alegre: Mercado Aberto, 2003.
Débora Martins Paixão
Genética Humana