Aplicações da Genética Molecular.

Aplicações da Genética Molecular.

        O capítulo se inicia contando a historia do menino Corey Haas de 6 anos que foi diagnosticado com um distúrbio hereditário raro conhecido como amaurose congênita de Leber tipo II. Esta doença é causada por mutações autossômicas recessivas em um de pelo menos 20 genes diferentes.         

        A partir de estudos em mamíferos, principalmente cachorros, cientistas da University of Pennsylvania demonstraram que poderiam restaurar parcialmente a visão de cachorros cegos por injeção de cópias dos genes RPE64 funcionais da célula da retina. A partir de então, ensaios semelhantes de terapia gênica em humanos que tinham o disturbo hereditário começaram a ser pensadas.

        O primeiro ensaio foi realizado em 2008 na Filadélfia e no Reino Unido, onde a técnica consistia em tratar somente um olho defeituoso para garantir a eficácia no final dos testes. A terapia gênica é mais aconselhada em crianças, uma vez que elas possuem maus células retinianas intactas.  Além do Corey, mais nove pacientes de idades entre 8 a 11 anos foram tratados. As crianças tiveram melhora da capacidade de vencer um trajeto com obstáculos e aumento da sensibilidade à luz.

        A seguir, teremos os aspectos mais relevantes do capítulo assim como os comentários feitos em aula pela professora.

Uso da tecnologia do DNA recombinante para identificar genes humanos e diagnosticar doenças humanas.

• Técnicas de recombinação do DNA revolucionaram a busca de genes anômalos causadores de doença humana.
• Os genes mutantes causadores da doença de Huntington e da fibrose cística foram identificados por clonagem posicional. Esses e outros genes mutantes causadores de doenças humanas podem ser detectados por sondas de DNA.
• Doença de Huntington: é um distúrbio genético causado por mutação autossômica, uma em cada 10.000 pessoas de ascendência europeia. As pessoas com DH sofrem degeneração progressiva do sistema nervoso central, geralmente a partir de 30 a 35 anos, com morte 10 a 15 anos mais tarde. Até hoje não existe tratamento para a DH. Como o distúrbio é causado por uma mutação dominante, todos os filhos de um paciente heterozigoto com DH têm 50% de chance de ter a doença. A identificação do gene e da mutação responsável pela DH despertou a esperança de um tratamento eficaz no futuro.
• Foi analisado uma PCR de uma família para diagnosticar a mutação do gene huntingtin, onde mostrava as bandas, os alelos mutantes, alelos normais, se o paciente era homozigoto ou heterozigoto para a doença. Foi concluído pela PCR que há 3 filhos normais e 9 filhos com o gene mutado.
• Fibrose Cística:  é uma doença hereditária mais comuns em seres humanos e afeta 1 em cada 2.000 recém-nascidos com ascendência norte-europeia. A FC é herdada como uma mutação autossômica recessiva, e estima-se que a frequência de heterozigotos seja de aproximadamente 1 em 25 nas populações de origem caucasiana. Sintomas como, acumulo de muco nos pulmões, pâncreas e no fígado, o que resulta em infecções crônicas e na consequente disfunção desses órgãos vitais. Hoje a expectativa de vida de uma pessoa com FC é de aproximadamente 32 anos, mas a qualidade de vida é baixa.
• Terapia gênica humana: é o acréscimo de uma cópia normal de um gene ao genoma de um indivíduo que tem cópias anômalas do gene. Um gene introduzido em uma célula ou um organismo é chamado transgene para distingui-lo dos genes endógenos, e o organismo no qual o gene é introduzido é denominado transgênico. Quando a terapia gênica é eficaz, o transgene sintetiza o produto gênico ausente e restaura o fenótipo normal.
• Há dois tipos de terapia gênica: a de células somáticas ou não hereditária e terapia gênica de células germinativas ou hereditárias.
• Há uma série de exigências para a aprovação de um procedimento de terapia gênica, entre eles: o gene deve estar disponível na forma pura, não pode haver outros métodos de tratamento da doença, é preciso que haja um método eficaz de administração do gene ao tecido ou às células desejadas, entre outros.
• O primeiro uso da terapia gênica em seres humanos ocorreu em 1990, quando uma menina de 4 anos com imunodeficiência combinada grave por deficiência de adenosina desaminase (ADA-SCID) recebeu seu primeiro tratamento com transgene. A SCID é uma doença autossômica rara do sistema imune, de modo que até mesmo infecções leves costumam ser fatais.
• Durante dois anos, tudo indicava que a terapia gênica tinha sido um grande sucesso uma vez que tudo estava apresentando resultados eficientes. Então um menino desenvolveu leucemia de células T aguda, um câncer de leucócitos. Mais tarde, a mesma leucemia de células T foi detectada em mais três pacientes da terapia gênica. Evidentemente algo saiu errado.
• Vetores retrovirais: se inserem nos cromossomos de células hospedeiras e, portanto, são transmitidos para as células-filhas durante a divisão celular. Assim, eles podem se inserir nos genes das células hospedeiras e causar mutação.
• Produção de proteínas eucarióticas em bactérias: a insulina humana, o hormônio de crescimento humano e outras proteínas eucarióticas úteis podem ser produzidas de modo econômico em bactérias modificadas por engenharia genética. Algumas das primeiras proteínas humanas produzidas em microrganismos foram o fator VIII da coagulação sanguínea, o ativador do plasminogênio e o hormônio do crescimento humano (antes retirado de cadáveres).
• Animais e vegetais transgênicos: genes sintéticos, modificados ou outros genes exógenos podem ser introduzidos em animais e vegetais, e os organismos transgênicos resultantes podem ser usados para estudar as funções dos genes, por exemplo, por mutagênese insercional, para criar novos produtos ou para servir de modelo animais para estudo de doenças humanas hereditárias.

Herança de características complexas.

• Doença cardiovascular: uma combinação de fatores genéticos e ambientais. O capítulo se inicia contando a história de Paul Reston de 47 anos que em uma manhã acordou cansado e com um leve desconforto gástrico, além de uma dor fraca no braço e no ombro esquerdos. Os sintomas persistiram e Paul desconfiava de uma gripe leve, mas as dores no braço e no ombro levantaram outra possibilidade, um infarto. A doença cardíaca é uma característica complexa influenciada por muitos fatores entre eles, alimentação, atividade física, tabagismo, além de um grande número de genes. Como o pai de Paul morrera vítima de um infarto no miocárdio, ele poderia ter herdado genes que o pusessem em risco. A doença cardíaca não é herdada como uma característica mendeliana simples, mas requer a interação de muitos fatores genéticos e ambientais diferentes.
• Experimentos de cruzamento e comparações entre parentes mostram que fenótipos complexos podem ser influenciados por uma combinação de fatores genéticos e ambientais.
• Suscetibilidade a doenças, altura, peso, não são padrões simples de herança, mas sim genes que influenciam esses tipos de características. Um exemplo é a semelhança entre irmãos, pais e filhos e um caso extremo que seriam os gêmeos monozigóticos onde a semelhança tanto em comportamento como em aparência é surpreendente. Uma indicação da influência genética é que esses tipos de características respondem ao cruzamento seletivo.
• Muitas características complexas variam continuamente em uma população. A variação fenotípica desses tipos de características pode ser quantificada pela medida da característica em uma amostra de indivíduos da população.
• Esse método quantitativo reduz os fenótipos de cada indivíduo da amostra a números, que podem ser analisados por várias técnicas estatísticas, possibilitando o estudo da característica e, em última análise, a investigação de sua base genética. Características sensíveis a esse tipo de tratamento são denominadas características quantitativas.
• A variação de uma característica quantitativa é causada por uma combinação de fatores genéticos e ambientais.
• Johannsen estudou o peso de sementes de feijão, Phaseolus vulgaris. Entre as plantas disponíveis o peso da semente variou de 150mg a 900mg. Johannsen definiu linhas de sementes nesse intervalo e manteve cada linha por autofertilização durante várias gerações.
• A capacidade de definir linhas de feijão com diferentes pesos característicos das sementes indicava que parte da variação dessa característica é causada por diferenças genéticas.
• O peso de algumas sementes também variava dentro de cada linha pura, o que provavelmente não era causada por diferenças genéticas. A causa deve ser, então, a variação de fatores ambientais não controlados.
• Variação fenotípica de uma característica quantitativa tem dois componentes – um genético e outro ambiental.
• O componente genético dessa variação poderia incluir a contribuição de vários genes diferentes.
• Herman Nilsson-Ehle estudou a variação da cor em grãos de trigo, e neste trabalho ele mostrou que um padrão de herança complexo poderia ser explicado pela segregação e distribuição de múltiplos genes.
• Edward M. East, um geneticista norte-americano estudou o comprimento da corola em flores de tabaco.
• East observou que o padrão de herança complexo em relação ao comprimento da corola poderia ser explicado por uma combinação de segregação genética e influencias ambientais.
• Foi concluído que há pelo menos cinco genes responsáveis pela diferença entre as duas linhagens endogâmicas de East.
• As características de variação contínua, como tamanho do grão, cor do grão e comprimento da corola, são controlados por vários fatores, tanto genéticos quanto ambientais.
• A doença cardíaca não é uma característica quantitativa no sentido habitual; está presente ou ausente. Muitos fatores, porém, predispõem um indivíduo a doença cardíaca: peso, atividade física, tabagismo e doença cardíaca em parentes próximos. Esses fatores contribuem para o indivíduo ser mais suscetível ou não a determinada doença.
• Segundo os geneticistas, a característica aparece quando a suscetibilidade ultrapassa um limiar. Esse tipo de característica, é denominada característica de limiar.
• A semelhança em relação a uma característica de limiar é avaliada por determinação da taxa de concordância.

Base Genética do Câncer.

        O início do capitulo conta a história de Allison Romano, quando aos 12 anos foi diagnosticada com um tumor na glândula suprarrenal. Anos mais tarde, o mesmo câncer veio a atingir seu pai, onde cirurgicamente ele o retirou com sucesso e recuperou-se da mesma forma que Allison. O oncologista suspeitou que tanto Allison como seu pai, Louis, houvessem desenvolvido tumores na suprarrenal porque tinham uma mutação do gene VHL, localizado no braço curto do cromossomo 3 e imediatamente enviou amostras de DNA de Louis e Allison a um laboratório de genética. No resultado dos exames, foi visto que ambos eram heterozigotos para um alelo VHL mutante. A irmã mais velha de Allison também fez o teste para detecção do alelo mutante e contatou-se que ela também o tinha. Visto isto, podemos ver uma conexão molecular entre a família Romano.

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