Biotecnologia no Diagnóstico e na Terapêutica de Doenças

Biotecnologia

Aqui pode-se ver de forma mais geral o que é a Biotecnologia assim como, as suas aplicações. Explica também o que é são anticorpos monoclonais e a bioconversão.

Desequilíbrios e Doenças

As respostas imunitárias visam a protecção do organismo. Contudo, o delicado equilíbrio que envolve os mecanismos de regulação do funcionamento do sistema imunitário é rompido, surgindo doenças imunitárias.

Alergias

As alergias são respostas exageradas a determinados antigenios do meio ambiente (alergénios) resultantes de uma hipersensibilidade do sistema imunitário.

O primeiro contacto com o alergénio não produz, geralmente, sintomas.No entanto, os linfócitos B diferenciam.se em plasmócitos, produzindo anticorpos específicos para esse antigénio. Alguns destes anticorpos ligam-se a células, como os mastócitos e os basófilos, que ficam assim sensibilizados para esse antigénio.

Se ocorrer uma nova exposição ao alergénio, este entra em contacto com as células sensibilizadas, que libertam substâncias que, por sua vez, desencadeiam uma reacção alérgica. Estas substâncias desencadeiam uma rápida e violente reacção inflamatória verificando-se vasodilatação, quimiotaxia, aumento da permeabiladade dos capilares, edema e, por vezes, dor.

Exemplos:

• Polen;
• Ácaros;
• Partículas de pêlos e penas;

 Doenças Auto-imunes

Ocorrem quando há um desenvolvimento de certas reações imunes aos constituintes naturais do organismo, que levam a lesões localizadas ou sistémicas.

Exemplos:

• Artrite reumatóide;

• Lúpus;

Imunodeficiências

Estas podem ser inatas ou adquiridas. A maioria das imunodeficiências inatas afectam tanto a resposta humoral como a resposta mediada por células e resultam de deficiências genéticas que se manifesta durante o desenvolvimento embrionário. Estas anomalias traduzem-se por malformações do timo, resultando numa produção deficiente ou na total ausência de linfócitos.

A mais grave imunodeficiência é a "imunodeficiência grave combinada", designada SCID

Imunização

A memória imunitária desenvolve-se após um primeiro contacto com o antigénio, conferindo imunidade ao indivíduo.

Na imunidade activa o indivíduo é estimulado a produzir os seus próprios anticorpos.
Na imunidade passiva há aquisição de anticorpos provenientes de outros organismos.

Memória Imunitária

Quando os linfocitos B e T são expostos a um antigenio, ocorre a sua activação, que se traduz por uma intensa divisão, originando-e células efectoras e células-memória. Esta resposta é designada resposta imunitária primária e ocorre nos primeiros dias após a exposição ao antigénio.

Se mais tarde, o individuo voltar a ser exposto ao mesmo antigénio, verifica-se uma resposta imunitária secundária, que é mais rápida, mais intensa e mais prolongada.

A capacidade do sistema imunitário reconhecer o antigénio e produzir uma resposta imunitária secundária é designada, memória imunitária.

Mecanismos de Defesa Especifica

Os mecanismos de defesa especifica, também designados imunidade adquirida, são desencadeado alguns dias após o inicio da invasão dos agentes patogénicos. Esta terceira linha de defesa assenta nas acções dos linfócitos que são dirigidas de forma especifica contra um determinado tipo de agente agressor.



Os linfócitos T são responsáveis por a imunidade mediada por células.
Os linfócitos B são responsáveis por a imunidade humoral.

Uma molécula que seja capaz de desencadear uma resposta especifica de um linfócito designa-se antigénio. Os receptores de antigénios presentes nos linfócitos permitem, posteriormente, fazer o reconhecimento dos mesmos, por isso, passam a ser capazes de participar na resposta imunitária, sendo designados de imunocompetentes. Durante este processo, os linfócitos também adquirem a capacidade de distinguir o que é próprio do que é estranho ao organismo.

Imunidade Humoral

A imunidade humoral, também designada por imunidade mediada por anticorpos depende da capacidade dos linfócitos B reconhecerem antigénios específicos, iniciando uma resposta para proteger o organismo contra os agressores.



Quando os anticorpos se ligam aos antigénios dos agentes infecciosos provocam:
Neutralização directa de bactérias e vírus
Aglutinação
Precipitação de antigénios solúveis
Activação do sistema complemento
Estimulação da fagocitose

Como um anticorpo tem a forma de "y" apresenta duas regiões variáveis e, por isso, dois locais de ligação ao antigénio.

Região constante: Participa na interacção com outros elementos do sistema imunitário e determina a classe a que pertence a imoglubina.

Região variável: na porção terminal das cadeias leves (Cadeias curtas) e pesadas ( cadeias pesadas), existe uma região cuja sequência de aminoácidos é distinta e própria de cada anticorpo. 

Imunidade Mediada por Células

A imunidade celular ou mediada por células é realizada com base na acção dos linfócitos T, que têm também, capacidade de reconhecimento de antigénios.

Pode considerar-se que a resposta mediada por células tem inicio com a apresentação do antigénio aos linfócitos T. Esta apresentação pode ser realizada por macrófagos, por linfócitos ou por células infectadas por vírus.

Mecanismos de Defesa Não Especifica

A resposta não especifica, também designada de imunidade inata, consiste num conjunto de processo que confere protecção contra agentes patogénicos, algumas toxinas, drogas e células cancerosas.

Estes mecanismos impedem a entrada de agentes agressores ou destroem aqueles que penetram no interior do organismo. O tipo de resposta é não especifica porque actua de igual forma qualquer que seja o agente agressor.

Barreiras Físicas e Secreções

As barreiras físicas e as secreções que, por vezes, lhe estão associadas constituem a primeira linha de defesa contra a entrada de agentes agressores externos.

Exemplos de barreiras físicas e secreções:

• pele;
• Mucosas; 
• Lisozima( saliva e lágrimas);
• Ácido clorídrico e enzimas do suco gástrico;
• Muco;

Fagocitose

Quando os microorganismos conseguem ultrapassar a primeira linha de defesa, o organismo põe em marcha uma segunda linha defensiva que depende, em grande parte da fagocitose. A fagocitose consiste na ingestão de partículas e é realizada por alguns tipo de leucócitos, como por exemplo os neutrófilos.

A resposta inflamatória ocorre, no contexto de uma resposta inflamatória, limitando ou parando a invasão microbiana.

Interferão

O intereferão faz parte de um conjunto de proteínas que estão envolvidas na resposta imunitária não especifica ( embora também actue na resposta imunitária especifica).

Este é produzido por alguns tipos de células quando estas são infectadas por vírus. Em resposta à entrada do vírus, estas células libertam o interferão, que por si só não tem uma acção directa sobre o vírus, mas difunde-se para as células vizinhas, induzindo-as a produzir proteínas antivirais que bloqueiam a replicação dos vírus. Desta forma o interferão limita o alastramento dos vírus de célula em célula.

Resposta inflamatória

A resposta inflamatória ou inflamação ocorre quando os agentes patogénicos conseguem ultrapassar as barreiras de defesa primarias, o que acontece, por exemplo, após um golpe na pele.

Sistema de Complemento

Corresponde a um conjunto de cerca de proteínas que são produzidas no fígado e circulam no plasma na sua forma inactiva.

O sistema complemento pode ser activado através de agentes patogénicos ou através da ligação de um anticorpo a um antigénio.

Actua na sequência de uma resposta imunitária, produzindo acções não especificas como:

• Provocam a lise de bactérias;
• Recobrem os agentes patogénicos;
• Quimiotáxia;

Imunidade

O sistema imunitário é um conjunto de órgãos, tecidos e células capaz de reconhecer os elementos próprios e estranhos ao organismo e de desenvolver acções que protegem o organismo contra potenciais agentes agressores patogénicos (bactérias, vírus) ou químicos (toxinas); tambem é responsavel de agentes destruição de células cancerosas.

As glicoproteinas da superfície membranar que permitem identificar uma célula pertencente ou não a um determinado organismo tomam a designação de marcadores.  Estes marcadores são codificados por um conjunto de genes ligados e constituem o complexo maior de histocompatibilidade.

Quando o sistema imunitário detecta marcadores diferentes dos que são próprios do organismo desencadeia uma resposta imunitária. Uma resposta imunitária é um conjunto de processos que permite ao organismo reconhecer a presença de substancias estranhas ou anormais, de forma a que sejam neutralizadas ou eliminadas.

Constituintes do sistema imunitário

- órgãos linfóides

• Primários (locais onde os leucócitos se diferenciam e atingem a maturação) – timo, medula óssea.
• Secundários (locais de desenvolvimento da resposta imunitária) – baço, gânglios linfáticos, amígdalas, tecido linfático disperso associado a mucosas.

- Células efectoras

•  Primariamente, são 2 tipos de leucócitos, alguns dos quais podem evoluir para células mais especializadas na defesa do organismo.

Organismos Geneticamente Modificados

Entende-se por organismo geneticamente modificado (OGM) todo o organismo cujo seu material genético foi manipulado de modo a favorecer alguma característica desejada.

Neste momento já se produzem OGM muito diversos, incluindo animais, plantas, fungos, bactérias e outros microrganismos. As razões para a sua produção são igualmente variadas, desde uma aplicação puramente científica, uma vez que as técnicas da engenharia genética permitem responder a questões fundamentais sobre o funcionamento dos genes, à produção 

de produtos farmacêuticos.

Vantagens

Existem inúmeras vantagens provenientes da utilização de OGM, tanto ao nível da saúde como do ambiente. Algumas delas:

- O alimento pode ser enriquecido com um componente nutricional essencial, como por exemplo, o arroz geneticamente modificado que produz vitamina A. A falta desta vitamina é um problema grave nos países em vias de desenvolvimento, que têm uma dieta extremamente limitada, levando à morte e à cegueira.

- É possível obter alimentos mais baratos. As técnicas de manipulação genética ajudam os agricultores a reduzir os prejuízos, pois podemos obter plantas resistentes a insectos, pragas, a herbicidas, a metais tóxicos do solo, a fungos, ao amadurecimento precoce, entre outros. Por exemplo, frutos que são macios podem ser endurecidos de modo a evitar que sejam danificados durante o seu transporte, como no caso do tomate, que é muito macio.

- A utilização de culturas geneticamente modificadas poderá também ser desenvolvida no sentido de permitir o seu crescimento em ambientes hostis, não afectando assim o Ambiente e podendo também criar novas zonas que se possam cultivar evitando que se desgastem tanto as outras.

Desvantagens

- Impactos sobre a biodiversidade. A agricultura e o ambiente serão alterados irreversivelmente. As culturas geneticamente modificadas podem ter uma vantagem competitiva em relação às plantas e amimais que existem nas zonas em que são plantadas.

- O lugar em que o gene é inserido não pode ser controlado completamente, o que pode causar resultados inesperados uma vez que os genes de outras partes do organismo podem ser afectados.

- Não se sabe se os alimentos transgénicos não afectam a saúde humana. A técnica utilizada é muito recente para poder garantir que não surjam problemas no futuro visto que mesmo pequenas alterações podem produzir grandes impactos ao longo de gerações.

- Efeitos colaterais que não podem ser previstos. 

CONCLUSÃO

Visualiza-se que nos próximos anos pode-se ter ganhos expressivos em diversos sectores da sociedade, como por exemplo nas indústrias de alimentos (produtos com maiores qualidades de cor, sabor, textura, rendimento) e farmacêuticas (plantas que ofereçam produtos farmacêuticos ou de maior efeito médico). Por outro lado é preciso criar mecanismos de controlo e avaliação dos riscos ambientais e sociais causados pela biotecnologia e pelos seus produtos.

Fundamentos de Engenharia Genética

O objectivo da engenharia genética consiste em isolar e transferir genes, responsáveis pela produção de certas substâncias (por exemplo, as proteínas), para outros seres vivos que não produziam estas substâncias, de modo a serem funcionais nestes seres.

Na base da engenharia genética estão as enzimas de restrição. As enzimas de restrição são capazes de reconhecer pequenas sequências especificas de nucleótidos, cortando a molécula de DNA apenas nesses locais.

DNA Recombinante

Nesta técnica recorre-se a enzimas de restrição para cortar o em fragmentos manipuláveis que contêm o gene pretendido. os fragmentos obtidos são incorporados num vector, isto é, numa molécula capaz de transportar o fragmento de DNA para célula. Para que o fragmento de DNA estranho seja incorporado no vector, é necessário que a mesma enzima de restrição que actuou sobre esse DNA actue sobre o vector de forma a expor uma sequência nucleótidica complementar. os dois segmentos de DNA são ligados por acção da enzima DNA ligase, produzindo um nova molécula estável.
Este processo permite não só a produção da substancia codificada pelo gene inserido, como também a clonagem desse gene. As cópias conservadas desse genes constituem uma biblioteca de genes.

DNA complementar

As bibliotecas de genes podem podem, também, ser conseguidas através da produção de DNA complementar. O seu nome resulta do facto de este DNA ser obtido a partir do mRNA por complementaridade. 
A produção do cDNA é possível devido à acção da enzima transcriptase reversa. Esta enzima permite produzir DNA a partir de uma molécula de mRNA maturado.

Após a formação da primeira cadeia de cDNA, a DNA polimerase permite a formação da cadeia complementar, constituindo-se uma molécula estável.

PCR

Esta técnica permite fazer várias cópias a partir de um só fragmento de molécula. Desta forma, procede-se à amplificação dessa porção do DNA, o que é importante quando a amostra de Dna que se possui para a analise é muito reduzida.

Noticia sobre o cancro

Como nem tudo pode ser mau aqui fica uma noticia positiva sobre o cancro...

Rastreio acabou com a mortalidade do cancro colo-rectal em Gaia

por DN.pt23 Fevereiro 2011

Um programa de rastreio de cancro colo-rectal permitiu acabar com a mortalidade deste tipo de cancro no concelho de Vila Nova de Gaia. De acordo com dados avançados pelo Centro Hospitalar Gaia/Espinho, em quatro anos a mortalidade passou de 30 para 0%.

O mérito é de um projecto de rastreios, lançado em 2006 pelo Serviço de Gastrenterologia do Centro Hospitalar Gaia/Espinho, em colaboração com os centros de saúde de Gaia, e que permitiu rastrear cerca de 3092 pessoas.

De todos os utentes analisados, apenas 38% não apresentava qualquer problema gastro-intestinal. Este programa permitiu ainda detectar 26 cancros, todos eles tratados com sucesso.

De acordo com os responsáveis deste centro hospitalar, em 3092 pessoas rastreadas, 1174 (38%) apresentava pólipos, um dos sinais mais ligados ao cancro colo-rectal, dos quais 375 pessoas estavam em risco de progressão para cancro.

Dos 26 cancros detectados, todos foram tratados com sucesso (19 por cirurgia e sete por endoscopia).

Fonte aqui.

Cancro

Esta doença é uma consequência do descontrole no crescimento das células. As células passam-se a multiplicar muito rapidamente, com tendência a invadir órgãos e também produzir metástases, isto é, a reproduzir-se em locais distantes do seu local de origem.

Características das células cancerosas:

• são pouco especializadas e com forma arredondada;
• dividem-se continuamente;
• invadem os tecidos adjacentes;
• podem instalar-se noutros locais do organismo, onde chegam através da corrente sanguínea ou linfática, originando novos tumores que se chamam metástases.

Na maior parte das situações, as mutações ocorrem em células somáticas ao longo da vida, embora também possam ocorrer em células germinativas. Geralmente, é um acumular de mutações que desencadeia o desenvolvimento de um cancro.

Genes relacionados com o aparecimento de cancro:

• Oncogenes:
• Resultam da mutação de proto-oncogenes.
• Os proto-oncogenes codificam proteínas que estimulam o crescimento e a divisão celular e têm uma função essencial nas células normais, por exemplo, durante o desenvolvimento embrionário e na reparação de tecidos lesados.
• Quando indevidamente activados, promovem uma proliferação celular excessiva que conduz ao desenvolvimento de um cancro.
• A activação de um oncogene pode resultar de diferentes tipos de mutações:

• Substituição de bases no DNA, e consequente alteração na sequência de aminoácidos da proteína formada, que resulta numa proteína com maior actividade ou resistente à degradação;
• Amplificação do proto-oncogene - Traduz-se numa maior quantidade do produto codificado pelo gene;
• Inversões ou translocações que levam à alteração do local que o proto-oncogene ocupa no genoma. Se o proto-oncogene for deslocado para junto de um gene activamente transcrito ou para junto de um DNA viral, a sua taxa de transcrição também aumenta.

• Genes supressores de tumores:
• Os produtos destes genes inibem a divisão celular, impedindo que as células se multipliquem descontroladamente.
• Os genes supressores de tumores podem estar na origem do cancro quando sofrem mutações como as seguintes:

• delecções, que causam a sua perda;
• substituição de bases do DNA que resulta numa proteína onde se verifica perda de função relativamente à proteína normal.

• Genes que codificam proteínas reparadoras do DNA:
• As mutações nestes genes permitem a acumulação de outras mutações, algumas das quais em proto-oncogenes ou genes supressores de tumores.

Os agentes mutagénicos podem activar oncogenes ou desactivar genes supressores de tumores e causar cancro.

As infecções por vírus contribuem para o aparecimento de cancro pela integração do material genético do vírus no DNA das células afectadas. O DNA viral pode ser inserido num local onde destrua a actividade de um gene supressor de tumores ou converta um proto-oncogene num oncogene.

Regulação do Material Genético

Mutações Cromossómicas

As mutações cromossómicas ocorrem ao nível dos cromossomas, envolvendo alteração de grandes quantidades de genoma por exemplo em cromossomas ou até grupos destes. Podemos distinguir dois grandes grupos conforme a alteração seja qualitativa ou quantitativa, assim, as alterações podem ser estruturais quando afectam a estrutura de um ou mais cromossomas e podem ser alterações numéricas quando afectam o número de cromossomas. 

Mutações Cromossómicas Estruturais

São alterações que afectam a estrutura de um ou mais cromossomas, podendo ocorrer de várias formas. São elas: 

 Delecção- Quando se perde uma parte do material genético. 

 Duplicação- Quando se dá a repetição de um segmento originando uma leitura dupla de genes. 

Inversão- Quando um segmento sofre uma quebra e regressa invertido à sua posição original.

Translocação – Ocorre quando há transferência de porções de genes. A translocação pode ser simples ou recíproca. Na translocação simples há transferência de uma porção de genes para um cromossoma não homólogo. Na translocação recíproca (a mais comum) há trocas entre dois cromossomas não homólogos.

Exemplo

Síndrome de "Cri-du-Chat"

Os portadores desta síndrome possuem um choro semelhante ao miado agudo dos gatos, daí também ser conhecida como síndrome do choro do gato.
É uma anomalia cromossómica, causada pela delecção (perda) parcial do braço curto do cromossoma 5, apresentando um cariótipo 46,xx,5p- e 46,xy,5p-. é por isso que esta síndrome também é conhecida como delecção do cromossoma 5p ou síndrome do menos.
Esta síndrome afecta 1 em cada 50000 crianças em todo o mundo, e 196 indivíduos com retardamento mental.

Na maioria das vezes a síndrome não é herdada pelos pais. Em 85% dos casos resultam de novas delecções esporádicas, enquanto que 5% dos casos resultam de uma segregação desigual de uma translocação parental. As pessoas que sofrem uma translocação normal são perfeitamente normais pois não houve perdas do material genético, sendo apenas portadores.

Cariótipo Normal

Cariótipo "Cri-du-Chat"

Mutações Cromossómicas Numéricas

São alterações na quantidade de cromossomos das células, em que lotes inteiros podem ser encontrados em excesso ou em falta (euploidias), ou apenas um par pode estar comprometido, com a presença ou ausência de componentes (aneuploidias).

Euploidias: 

Envolve a alteração completa do genoma. A euploidia pode ser:

• Haploidia – perda de metade do material genético, em que o indivíduo passa a possuir n cromossomas. Os indivíduos resultantes são, no geral, estéreis, devido a irregularidades na meiose, decorrentes da dificuldade de emparelhamento cromossómico.
• Poliploidia – ganho de material genético, em que o indivíduo passa a possuir x.2n cromossomas.

Aneuploidia

Existem cromossomas a mais ou a menos em relação ao número normal. Geralmente envolve apenas um único par de cromossomas e pode ser autossómica ou heterossómica. A aneuploidfia pode ser:

• Nulissomia – faltam os dois cromossomas de um par de homólogos (2n-2). Se afectando o par sexual no homem, a nulissomia é letal.
• Monossomia – ausência de um dos homólogos num dado par (2n-1).
• Polissomia – um ou mais cromossomas extra.

Exemplo

Trissomia 21 ou Síndrome de Down

Como o nome indica é um aumento de um cromossoma no cromossoma 21. Alteração genética que acarreta um atraso do desenvolvimento, tanto nas funções motoras como nas funções mentais

o De cada 700 bebés 1 tem síndrome de Down.