Introdução à Biotecnologia

Resumo do seminário

Título: Virologia aplicada à Imunologia – Retrovírus

Caso de estudo: Hemofilia A

Empresa: Biocant (Cantanhede – Coimbra)

A imunologia é o estudo do sistema imunitário e do seu funcionamento. Tendo surgido em 1882, este conceito sofreu várias evoluções e transformações, à medida que os conhecimentos na área da saúde humana aumentavam. Apesar da imunologia não se referir unicamente a humanos, o seu estudo está mais aprofundado nessa área. A noção em causa é vulgarmente associada à defesa do organismo contra agentes infecciosos (doenças), no entanto, por vezes, o próprio sistema imunológico pode ser a origem de doenças, as chamadas doenças auto-imunes. Este tipo de doença caracteriza-se por um auto-ataque, por parte dos agentes imunológicos, a tecidos do próprio organismo. Esse facto acontece devido à produção de autoanticorpos. Um anticorpo, ou imunoglobulina, é uma glicoproteína produzida por linfócitos B que tem como função o ataque de substâncias estranhas ao organismo, pertencendo à imunidade humoral. No caso de autoanticorpos, em vez de serem atacadas estruturas estranhas ao organismo, os próprios tecidos são reconhecidos como invasores e atacados como tal. Esse acontecimento dá origem às supracitadas doenças auto-imunes.

O tratamento de doenças auto-imunes é um dos grandes desafios das ciências da saúde actual. Existem medicamentos tradicionais, amplamente usados, mas começam a surgir ideias mais inovadoras, tais como a farmacogenómica e terapia genética. A farmacogenómica é um conceito relativamente recente que tem por base a ideia da concepção de medicamentos geneticamente personalizados. A terapia genética apresenta-se por outro lado como uma solução mais radical e instável.

A terapia genética é, segundo definição comum, o tratamento ou correcção de genes disfuncionais pela inserção ou substituição por genes funcionais. A base da ideia é por si só simples, no entanto a sua execução já se torna mais difícil. Teoricamente, a realização da técnica consistiria em identificar, geneticamente, a causa da doença. Após isso seria isolado o gene/genes (unidade fundamental da hereditariedade, sendo uma sequência específica de nucleótidos) disfuncional. Depois disso, seria escolhido o vector mais adequado ao tratamento (viral ou não viral) e, com base nas suas propriedades bioquímicas, seria aí introduzido um fragmento de ADN que permitiria a reparação ou substituição do gene defeituoso. Este processo seria realizado in vitro ou in vivo.

No caso da terapia genética com vírus, o seu uso é ainda incerto e perigoso. Para que pudesse ser utilizado, o virião teria de ser desprovido de toda a sua carga genética, restando assim apenas a cápsula proteica. O material genético do virião (ADN ou ARN) teria de ser trabalhado e analisado, de maneira a retirar algumas propriedades virulentas [considerados intrões], mas mantendo a reprodução própria da espécie e pronto a posterior recombinação com o material genético humano (contendo os genes saudáveis), através da enzima ADN/ARN recombinase. Após essa recombinação, o novo plasmídeo seria reintroduzido na cápsula proteica e inserido no organismo doente ou mutado. De todas as classes de vírus que se conhece (adenovírus, herpes simplex vírus, retrovírus, etc…), os retrovírus são uns dos agentes virais humanos, dos quais o mais conhecido é o vírus da SIDA.

Os retrovírus são agentes patológicos virais que têm como material genético o ARN. Estes vírus apresentam como particularidade interessante o facto de terem uma enzima, a ARN transcriptase reversa, que realiza a transcrição da maneira inversa em relação ao padrão celular habitual, ou seja, esta enzima transcreve uma molécula de ADN a partir de uma molécula de ARN. É devido a essa enzima que os vírus anteriormente descritos são apelidados retrovírus (retro [atrás] + vírus [agente infeccioso]). A retrotranscrição viral demora cerca de 6h e decorre de modo incerto, originando diversas mutações nos novos vírus, não sendo estes então a cópia exacta do vírus que lhe deu origem, como seria de esperar.

A terapia genética não se aplica só a doenças auto-imunes, sendo também possível aplicar a doenças congénitas, tais como a hemofilia. Esta é uma doença congénita genética, que se traduz pela deficiente coagulação do sangue. Essa deficiência deve-se a uma carência de factores de coagulação (dos 12 factores existentes, um deles tem um mau funcionamento).

Na doença referida os genes causadores já foram identificados e geneticamente caracterizados, tanto no caso da hemofilia A como na hemofilia B, logo parte do processo estaria já feito. A técnica decorreria de modo semelhante ao anteriormente explicado; devido ao tamanho do factor VIII, no caso da hemofilia A seria necessária a utilização de um retrovírus. O isolamento e privação do material genético do agente viral em causa realizar-se-ia em laboratório, onde seria também criado um novo plasmídeo, derivado da combinação do material genético do vírus e do ADN contendo o factor normal. O plasmídeo novo seria inserido novamente na cápsula proteica do vírus. Esse novo vírus seria introduzido no organismo, através de uma injecção no músculo. Já no organismo hospedeiro, o retrovírus desenvolve o seu método de reprodução normal. Inicia-se pela adsorção, que consiste na ligação do virião geneticamente modificado à célula, através dos receptores proteicos. A penetração ocorre imediatamente a seguir, caracterizando-se pela injecção do material genético no interior da célula hospedeira. Nas 6h seguintes o vírus iniciará a síntese do ácido nucleico e das proteínas essenciais. Após a multiplicação do ADN, iniciar-se-á a replicação celular, onde novas hemácias, já com o gene corrigido, irão ser produzidas. Considerando que os retrovírus actuam exclusivamente em células totipotentes, estas dariam origem a novas células, com o genoma normal. Seguindo o tempo de renovação de celular, ao fim de relativo pouco tempo, todo o organismo estaria completamente recuperado e livre da mutação. 

Apesar de todas as vantagens teóricas que a terapia genética oferece, existem riscos já comprovados que tornam a terapia genética incerta e perigosa. A utilização de retrovírus pode ser um dos maiores entraves à técnica, visto que poderá despoletar o sistema imunitário eliminará o vector antes deste poder ter actuado. Um dos maiores perigos é a conhecida integração aleatória dos vectores nas células, resultando então num grave problema genético. A má regulação dos genes, depois de estes estarem dentro dos hospedeiros pode resultar também numa superprodução do factor e levar a graves problemas hemofílicos, não solucionando por isso o problema.

A Biocant é uma conhecida empresa biotecnológica sediada em Portugal. Foi estrategicamente construída em Cantanhede, por estar a meio caminho entre Coimbra e Aveiro, de onde são provenientes os seus fundadores. Tem um espectro de actividade que envolve áreas distintas como a bioinformática, microbiologia, genómica e biotecnologia molecular e tem como objectivos criar produtos biotecnológicos inovadores e apoiar projectos de grande potencial.

Referências Bibliograficas

[1] - Baldaia, L.; Félix, J.; Gramaxo, F.; Mesquita, A.; Santos, M.; Silva, A. (2005). Terra, Universo de Vida – 1ª Parte Biologia 11ºano, Porto Editora, Porto, Portugal

[2] - Coffin, J.; Hughes, S.; Varmus, H. (1997). Retroviruses – At the National Center for Biotechnology Information, Cold Spring Harbor Laboratory Press, livro online  

[3] - Gallo, R. (1991). Virus Hunting: AIDS, Cancer, and the Human Retrovirus a Story of Scientific Discovery, Basic Books, livro online

[4] - Lima, N.; Mota, M. (2003). Biotecnologia – Fundamentos e Aplicações, Lidel, Lousã, Portugal

[5] - Martins, P; Matias, O. (2005). Biologia 12º, Areal Editores, Lisboa, Portugal

[6] - Nair, A. (2008). Introduction to Biotechnology and genetic engineering, Infinity Science Press LLC, Nova Deli, India

[7] - Re, E.; Newell-McGloughlin, M. (2006). The Evolution of Biotechnology, Springer, Países Baixos

[8] - Rodrigues, M. (2008). Aula Teórica X – Vírus, Escola Superior de Turismo e Tecnologia do Mar, Instituto Politécnico de Leiria, Portugal

[9] - Rodrigues, N. (2005). Hemofilia: Origem, transmissão e terapia Genética, Faculdade de Ciências e Tecnologia – Universidade Nova de Lisboa, Portugal

[10] - Silva, S. (2008). Aula Teórica VI – Biotecnologia Farmacêutica, Escola Superior de Turismo e Tecnologia do Mar, Instituto Politécnico de Leiria, Portugal

[11] - Smith, J. (2004). Biotechnology – Studies in Biology 4th Edition, Cambridge University Press, Nova York, Estados Unidos da América 

[12] - www.biocant.pt, acedido a 13/12/2008, site oficial da empresa Biocant

[13]http://www.cmcantanhede.pt/xsite_cantanhede/CantanhedeOnline/home3/index.jsp, 13/12/2008, site oficial da Câmara Municipal de Cantanhede

Outros Trabalhos Relacionados