Genoma Humano

O QUE É O GENOMA HUMANO?

O GENOMA é o conjunto de instruções que permite a construção de uma pessoa.
Cada célula de um ser humano tem no seu núcleo um conjunto de moléculas de DNA que, de cada vez que a célula se divide, são copiadas e passadas para as células filhas. Isto significa que todas as células do nosso corpo têm um DNA idêntico, organizado fisicamente em 46 cromossomas; 23 herdados do pai e 23 da mãe.
Cada molécula de DNA é composta por duas longas cadeias, colocadas lado a lado, ligadas entre si, e enroladas em hélice. Cada cadeia é formada pela repetição de quatro tipos de unidades químicas: nucleótidos de Adenina (A), de Timina (T), de citosina (C) e de Guanina (G). ( A, T, C, G—alfabeto do DNA)
Um gene é o mais pequeno segmento de DNA ( conjunto de letras numa ordem específica) capaz de dirigir a síntese de uma proteína.
GENE --> PROTEÍNA --> CARACTERÍSTICA

Á totalidade do DNA de um indivíduo chama-se genoma, que no caso do homem é constituído por mais de 3 mil milhões de pares de letras.

OS GENOMAS SÃO TODOS IGUAIS?
NÃO. O Genoma de cada indivíduo é único., com excepção dos gémeos univitelinos.
No entanto, as diferenças registadas são mínimas, incluindo entre pessoas de raças diferentes. Estima-se que apenas 0,1 % do genoma seja responsável pela individualidade de cada ser humano.

VAMOS PODER ESCOLHER AS CARACTERÍSTICAS DOS NOSSOS FILHOS?
O conhecimento do genoma humano permite aos cientistas reconhecer as sequências do genoma que codificam determinadas características das pessoas, como a cor dos olhos. No entanto, é muito difícil reunir condições que permitam alterar o genoma do embrião, seja para mudar a cor dos olhos ou para evitar uma doença grave. Trata-se de processos complexos, por vezes envolvendo vários genes, que necessitam ainda de muita investigação.


É POSSÍVEL CONSTRUIR UMA PESSOA EM LABORATÓRIO?
Por enquanto, não. Até agora os cientistas apenas conseguiram sintetizar artificialmente pequenos fragmentos de DNA. Para construir uma pessoa em laboratório era preciso produzir um genoma completo e funcional, que pudesse ser introduzido no núcleo de uma célula humana com capacidade embrionária. As competências técnicas actuais ainda não permitem um grau tão avançado de manipulação.

QUE BENEFÍCIOS TRAZ O GENOMA PARA A MEDICINA?
Todas as doenças têm uma componente genética, quer seja directa quer seja em resultado da resposta do organismo a agressões ambientais como os vírus ou as toxinas.
O conhecimento do genoma humano tem vindo a possibilitar aos cientistas a identificação de genes que causam uma doença ou contribuem para o seu surgimento. O grande objectivo é utilizar esta informação para desenvolver novos métodos de diagnostico, tratamento ou prevenção.





Projecto Genoma Humano


1. Projeto Genoma Humano

O Projeto Genoma Humano é um consórcio internacional, composto pelos EEUU, Europa e Japão, que tem por objetivo mapear todos os genes da espécie humana até o ano de 2025. Em 1990, o Projeto Genoma Humano tinha o envolvimento de mais de 5000 cientistas, de 250 diferentes laboratórios, que contavam com um orçamento, que segundo diferentes fontes, varia de US$ 3 bilhões a US$ 53 bilhões.

Os seus objetivos na área da saúde são:
- a melhoria e simplificação dos métodos de diagnóstico de doenças genéticas;
- a otimização das terapêuticas de doenças genéticas, e
- a prevenção de doenças multifatoriais.

Cientistas de vários países começaram a desenvolver, em 1989, o Projeto Genoma Humano, patrocinado pelo Instituto Nacional de Saúde e pelo Departamento de Energia americanos. O objetivo do projeto era identificar, até o ano 2005, cada um dos aproximadamente cem mil genes e três bilhões de pares de nucleotídeos que compõem uma molécula de ADN. O Prêmio Nobel de fisiologia e medicina James D. Watson, descobridor da estrutura em hélice dupla do ADN, assumiu inicialmente a direção do projeto.

O trabalho de identificação consistia no mapeamento do código genético, isto é, no registro da posição de cada um dos genes nos 23 pares de cromossomos humanos, e em seu seqüenciamento, ou determinação da ordem precisa de ocorrência dos nucleotídeos que compõem cada gene. Esperava-se encontrar informações importantes em menos de dez por cento do genoma.

Os responsáveis pelo projeto acreditavam que a descoberta da posição de cada gene, além de sua composição e função no organismo, seria a chave para o diagnóstico e a cura de muitas doenças, como câncer, obesidade, diabetes, doenças auto-imunes e hipertensão. Os críticos do projeto, no entanto, alertavam para o perigo do uso indevido das informações genéticas. Candidatos a emprego, por exemplo, poderiam ser recusados com base em testes capazes de revelar predisposição genética para certas doenças, como o alcoolismo.


2. O Conhecimento de Nós Mesmos

Quando nasce um ser humano, muitas prospecções podem ser feitas quanto ao seu futuro. O futuro será determinado, naturalmente, pela maneira como ele vai gerir suas próprias ações, mas será grandemente influenciado pelo ambiente ao redor. Sabe-se hoje, também, que muito do seu "destino" já está predisposto antes mesmo de seu nascimento. O genoma da criança traz codificadas no DNA dos seus 46 cromossomos as instruções que irão afetar, não apenas sua estrutura, seu tamanho, sua cor e outros atributos físicos, como também sua inteligência, sua suscetibilidade a doenças, seu tempo de vida e até aspectos de seu comportamento.

3. Projeto Genoma Humano

O Projeto Genoma Humano é um consórcio internacional, composto pelos EEUU, Europa e Japão, que tem por objetivo mapear todos os genes da espécie humana até o ano de 2025. Em 1990, o Projeto Genoma Humano tinha o envolvimento de mais de 5000 cientistas, de 250 diferentes laboratórios, que contavam com um orçamento, que segundo diferentes fontes, varia de US$ 3 bilhões a US$ 53 bilhões.

4. Objetivo Específico do Projeto Genoma Humano

A grande meta do Projeto Genoma Humano é ler e entender estas instruções. Em outras palavras, é nada menos que a busca do completo entendimento da base genética do Homo sapiens, incluindo a base genética das doenças. De posse desse conhecimento, o objetivo seguinte é aplicar tecnologia para alterar, quando preciso, algumas das instruções, visando aperfeiçoar o ser humano e livrá-lo de doenças e outros fatores limitante.


5. Os Números da Genética

O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células. Na maioria das células existe um núcleo, onde se encontra algo essencial: o genoma humano, uma estrutura contendo o projeto de construção e funcionamento do corpo. O genoma é encontrado no núcleo das células sob a forma de 46 filamentos enrolados em pacotes chamados cromossomos, que incluem também moléculas de proteínas associadas.

Se desenrolássemos estes fios e os ligássemos em série, eles formariam um frágil cordão com cerca de 1 metro e meio de comprimento, e apenas 20 trilionésimos de largura! Este fantástico cordão que encerra o código genético é na verdade constituído por uma gigantesca molécula, conhecida como ácido desoxirribonucléico — o DNA.
A estrutura espacial do DNA, descoberta em 1953 por James Watson e Francis Crick, através de estudos de difração de raios-X, tem a forma de uma dupla hélice, a famosa "escada helicoidal".

É como se fosse uma escada flexível formada por duas cordas torcidas, ligadas por degraus muito estreitos. Cada "corda" é um arranjo linear de unidades semelhantes que se repetem, chamadas nucleotídeos, e se compõem de açúcar, fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro bases nitrogenadas no DNA, as quais se unem aos pares para formar os "degraus" da escada: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). Um dado fundamental no mecanismo de funcionamento do DNA é o fato de que A e T se atraem mutuamente, da mesma forma que C e G. Elas obedecem rigorosamente à regra de que só podem se unir destas duas maneiras: A se liga a T e G se liga a C. Não pode existir no DNA um par de bases formado de adenina e citosina, ou de timina e guanina, por exemplo. A ordem particular em que as bases se alinham ao longo da cadeia de açúcar e fosfato é chamada a seqüência nucleotídica do DNA. Essa seqüência é característica para cada organismo e encerra milhões de sinais que a célula consegue interpretar como instruções para a fabricação de proteínas, como veremos a seguir.

6. Como funciona o Código Genético

O corpo humano conta com 20 aminoácidos diferentes, que se unem em diferentes seqüências, para constituir as diferentes proteínas necessárias à sua estrutura e funcionamento. O organismo humano pode sintetizar pelo menos 80 mil diferentes proteínas.
A instrução para que as células fabriquem uma proteína específica é dada por um segmento da cadeia de DNA contendo uma seqüência específica de bases. Isso é o que constitui o gene: um segmento de DNA que contém a mensagem completa para a síntese de uma proteína. Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma "sentença", cujas letras seriam as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases (codons), na seqüência ao longo da "corda" do DNA, seriam as "palavras", as quais sinalizam às células um determinado aminoácido a ser usado na síntese da proteína. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina. Um fragmento do DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são, respectivamente, ácido glutâmico, metionina e alanina.

Desvendar o seqüenciamento das bases dentro do DNA, para cada organismo, é desvendar o seu código genético, o "segredo" de sua formação e de seu funcionamento, pois o DNA é o "manual de instruções" usado pela célula.

7. Os Números da Genética

O padrão genético da espécie humana -- o genoma humano -- contém de 60 a 80 mil genes, cada um deles contendo instruções sobre como as células devem produzir um determinado tipo de proteína.

Uma vez que 3 bases codificam um aminoácido, uma proteína codificada por um gene de tamanho médio (contendo 3 mil pares de bases, por exemplo), conterá mil aminoácidos.
O número total de pares de bases é o que geralmente determina o tamanho do genoma: o genoma do homem contém aproximadamente 3 bilhões de pares de bases; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões.
Os cientistas calculam que a diferença entre o DNA do homem e o DNA do chimpanzé é de apenas 2%.

Entre os estudos de organismos não-humanos, o seqüenciamento genético da bactéria Xylella fastidiosa é uma contribuição brasileira ao Projeto Genoma. Banco de Dados Microbiológicos do TIGR)



Um aspecto particular do Projeto Genoma Humano norteamericano é que ele procura abordar também os aspectos éticos, legais e sociais envolvidos.

O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:

— Identificar e fazer o mapeamento dos 80 mil genes que se calcula existirem no DNA das células do corpo humano;

— Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA humano;

— Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.

Como parte deste empreendimento, paralelamente estão sendo desenvolvidos estudos com outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolver tecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genética humana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todos os organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, o conhecimento adquirido a partir de genomas não-humanos freqüentemente leva a novas descobertas na biologia humana.


8. Significado de mapeamento e sequenciamento do genoma

O PGH tem como um objetivo principal construir uma série de diagramas descritivos de cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, é necessário: dividir os cromossomos em fragmentos menores que possam ser propagados e caracterizados; e depois ordenar estes fragmentos, de forma a corresponderem a suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento).

Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüência das bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. O objetivo é descobrir todos os genes na seqüência do DNA e desenvolver meios de usar esta informação para estudo da biologia e da medicina.

Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e o espaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, como os mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadores de DNA (genes e outras seqüências identificáveis de DNA) através de seus padrões de hereditariedade; e existem os mapas físicos, que descrevem as características químicas da própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genes a cromossomos específicos.


9.Países que estão participando do PGH

O projeto Genoma Humano começou como uma iniciativa do setor público, tendo a liderança de James Watson, na época chefe dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH). Numerosas escolas, universidades e laboratórios participam do projeto, usando recursos do NIH e Departamento de Energia norte-americano. Só este órgão financia cerca de 200 investigadores separados nos EUA.

Em outros países, grupos de pesquisadores em universidades e institutos de pesquisa também estão envolvidos no Projeto Genoma.
Além destes, muitas empresas privadas grandes e pequenas também conduzem pesquisa sobre o genoma humano.

Basicamente, 18 países iniciaram programas de pesquisas sobre o genoma humano. Os maiores programas desenvolvem-se na Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coréia, Dinamarca, Estados Unidos, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia, Suécia e União Européia.
Alguns países em desenvolvimento, não incluídos na relação acima, participam através de estudos de técnicas de biologia molecular de aplicação à pesquisa genética e estudos de organismos que têm interesse particular para suas regiões geográficas.

Informações sobre estes países e suas pesquisas de contribuição para o PGH podem ser obtidas através da HUGO (Human Genome Organization), que conta com cerca de 1000 membros de 50 países, para ajuda a coordenar a colaboração internacional ao projeto.



10. Diferença entre a abordagem ao PGH feita pelo setor público e pelo setor privado .
Lançando mão de uma imagem que já se tornou clássica, pode-se comparar o mapeamento e seqüenciamento genético ao mapeamento de uma estrada que se estendesse, digamos, de Porto Alegre a Manaus. O Projeto Genoma Humano, conduzido pelos órgãos do governo tem obtido dados de alta qualidade e precisão, registrando os detalhes das células humanas -- inclusive as porções do DNA que não contêm gene algum e que constituem 97% do seu total. É como se alguém fosse percorrendo o trajeto a pé, registrando cada montanha, cada curva, cada posto de gasolina, encontrado ao longo do caminho. A iniciativa privada, porém, juntou-se ao projeto em vista do potencial de lucro que as pesquisas podem trazer, especialmente para as indústrias farmacêuticas. A rapidez na obtenção de resultados, que podem ser transformados em patentes, tornou-se crucial para elas. Então optaram por um método mais objetivo: concentrar-se apenas nos pontos principais, as "cidades", deixando de lado as árvores, os rios, ou cada pedra do caminho. Isso significa, em termos científicos, dirigir a pesquisa para os genes específicos, buscando, através da comparação do DNA de diferentes indivíduos, aqueles genes "defeituosos" que causam as doenças. Supõe-se que as 20 doenças mais comuns, que matam cerca de 80% da população, estejam associadas com aproximadamente 200 dos cerca de 80 mil genes que compõem o corpo humano. Concentrar-se apenas nestes, deixando de lado os demais, é uma abordagem mais rápida, evidentemente, embora menos precisa.

Com a iniciativa privada ocupando-se apenas dos genes mais interessantes e os pesquisadores do governo dedicando-se ao seqüenciamento dos demais, as duas formas de trabalho podem se complementar, em benefício do conhecimento geral.

11. A situação atual do conhecimento obtido através do PGH?

Em 1990, ao iniciar-se o Projeto Genoma, apenas 4550 dos 60 - 80 mil genes humanos haviam sido identificados; apenas 2% dos genes (cerca de 1500 genes) haviam sido associados a localizações específicas nos 46 cromossomos, e apenas algumas, dentre cerca de 4000 doenças genéticas existentes, haviam sido entendidas em um nível molecular.

Mais de oito anos depois, chegou-se aos seguintes resultados:

Mapeamento genético: mais de 7000 genes foram mapeados a cromossomos particulares. Além destes, o Banco de Dados do Projeto Genoma guarda informação sobre outros genes identificados, cuja localização nos cromossomos ainda não foi inequivocamente determinada. Informações sobre o progresso destas pesquisas são atualizadas freqüentemente e podem ser obtidas clicando aqui.

Seqüenciamento: Mais de 4% das bases do genoma humano foi seqüenciado.

Até este ponto, o Projeto Genoma tem se concentrado mais em desenvolver tecnologia eficiente para seqüenciamento de DNA do que propriamente em fazer um seqüenciamento de larga-escala.


Com a entrada da iniciativa privada no Projeto Genoma, dando preferência a uma abordagem dirigida apenas aos genes que apresentam interesse para a cura de doenças, o setor público passou a rever seu cronograma e espera concluir o Projeto em 2003 e não em 2005, como proposto inicialmente.

12. Benefícios do PGH

Pode-se antecipar alguns dos benefícios que o Projeto Genoma poderá trazer para a humanidade, sem esquecer que alguns poderão nos surpreender. As informações detalhadas sobre o DNA e o mapeamento genético dos organismos revolucionarão as explorações biológicas que serão feitas em seguida.

Na Medicina, por exemplo, o conhecimento sobre como os genes contribuem para a formação de doenças que envolvem um fator genético -- como o câncer, por exemplo -- levarão a uma mudança da prática médica. Ênfase será dada à prevenção da doença, em vez do tratamento do doente. Novas tecnologias clínicas deverão surgir, baseadas em diagnósticos de DNA; novas terapias baseadas em novas classes de remédios; novas técnicas imunoterápicas; prevenção em maior grau de doenças pelo conhecimento das condições ambientais que podem desencadeá-las; possível substituição de genes defeituosos através da terapia genética; produção de drogas medicinais por organismos geneticamente alterados.

O conhecimento da genética humana auxiliará muito o conhecimento da biologia de outros animais, uma vez que não esta não é muito diferente da biologia humana, permitindo também seu aperfeiçoamento e tornando os animais domésticos, por exemplo, mais resistentes a doenças.

As tecnologias, os recursos biológicos e os bancos de dados gerados pela pesquisa sobre o genoma terão grande impacto nas indústrias relacionadas à biotecnologia, como a agricultura, a produção de energia, o controle do lixo, a despoluição ambiental.


13. Doenças Genéticas e seu Potencial de Cura

Em 1990, pela primeira vez, a terapia genética foi usada para curar uma criança cujo sistema imunológico era prejudicado pela falta de uma enzima. A partir daí, surgiu uma onda de euforia sobre o potencial de cura através da alteração do DNA, corrigindo os genes defeituosos. Ainda existem hoje, no entanto, barreiras técnicas que têm impedido a concretização das grandes expectativas criadas a respeito da terapia genética.

Mas tem havido grandes progressos na descoberta de genes associados a doenças. Supõe-se que as 20 doenças mais comuns, que matam cerca de 80% da população, estejam associadas com aproximadamente 200 dos 100 mil genes que compõem o corpo humano. A iniciativa privada tem se dedicado mais intensamente ao estudo desses genes específicos e as indústrias farmacêuticas, especialmente, disputam esse conhecimento que deverá levar ao aperfeiçoamento da medicina no próximo milênio. Em conseqüência, já existem patentes sobre os genes descobertos para muitas doenças. Eis algumas:

Mal de Alzheimer — patente no 5.508.167, da Duke University, cedida à Glaxo.

Hipertensão — patente no 5.589.584, da Fundação de Pesquisa da Utah University, cedida à Myriad Genetics.

Obesidade — patente no 5.646.040, Millenium Pharmaceuticals, cedida à Hoffman-La Roch.e

Artrite reumática — patente no 5.556.767, Human Genome Sciences.
Suscetibilidade ao câncer de mama e ovário — patente no 5.693.473, Myriad Genetics.

Osteoporose — patente no 5.501.969, Human Genome Sciences.

Câncer do cólon — patente no 5.648.212, John Hopkins University, Fundação
Japonesa para a Pesquisa do Câncer e Zeneca.

Doenças Cardiovasculares — patente pendente, Myriad Genetics e Novartis.

Mal de Parkinson — patente pendente, National Institutes of Health.

Calvície — patente pendente, Columbia University.