Projeto Genoma Humano

Flávia ScapinDisciplina de Genética Humana

Medicina - FFFCMPA2005

Projeto Genoma Humano

• Empreendimento de caráter internacional

• Começa oficialmente em 1990• Previsto para durar 15 anos

Projeto Genoma Humano

Objetivos:• Identificar todos os genes que compõe o

DNA humano• Determinar a seqüência dos 3 bilhões de

pares de bases que compõe o DNA• Armazenar estas informações em bancos de

dados• Melhorar as ferramentas para análise de

dados genéticos• Estudar os aspectos éticos, legais e sociais

de acesso às informações genéticas

Projeto Genoma Humano

Evolução histórica:• 1953: Watson e Crick apresentam o modelo de

estrutura do DNA em dupla-hélice• 1956: Estabelecimento do número de

cromossomos • A partir deste ano a genética se estabelece como

especialidade clínica;• 1959: descrita a 1º síndrome cromossômica

(Down). Nos anos 60 uma série de anormalidades começaram a ser descritas (nº, translocação, deficiência, mosaicos, triploidias e microdeleções).

Projeto Genoma Humano

Evolução Histórica:• 1960-1973: Cromossomo Filadélfia• Avanços nas técnicas de

identificação de cromossomos, como a citogenética-molecular e a hibridização in situ possibilitaram um avanço na identificação de doenças.

Projeto Genoma HumanoEvolução Histórica:

• Desenvolvimento das técnicas de mapeamento:- Mapeamento genético x mapeamento físico- Provavelmente o 1º gene a ser mapeado foi o do Daltonismo (1911-1968).- 1980: Análise de células somáticas através do uso de sondas (diretamente no gene afetado).-1983-1993: Mapeamento do 1º gene de uma doença pela técnica de marcadores de DNA (Huntington) no braço curto do cromossomo 4.

Projeto Genoma HumanoEvolução Histórica:

• Desenvolvimento das técnicas de mapeamento:- Outras doenças importantes puderam ser mapeadas, como em 1986 a Granulomatose Crônica e Distrofia Muscular de Duchenne e em 1989 a Retinoblastia e a Fibrose Cística.- Com o mapeamento de genes foi possível traçar o perfil das doenças, a sua localização exata, seu padrão de transmissão e mutações correlatas.

Projeto Genoma Humano

O Projeto:

• 1980: O Departamento de Energia dos EUA propõe o seqüenciamento do genoma humano devido à preocupação com mutações ocorridas devido à radiação a que seus trabalhadores estavam expostos.

• 1985-1990: Discussão do PGH• 01/10/1990: foi lançado nos EUA o PGH:

patrocinado pelo NIH (National Institutue of Health) e pelo DOE (Departament of Energy).

Projeto Genoma Humano

O Projeto:

• 17 países envolvidos: Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coréia, Dinamarca, EUA, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia, Suécia.

Projeto Genoma Humano• HUGO ( Human Genome

Organization)- sintonizar o trabalho e organizar o conhecimento em um banco de dados.

• O Comitê assessor do PGH recomendou que se fizesse o seq. a partir da construção dos mapas genéticos e físicos dos cromossomos e que fossem sendo feitos modelos de outros organismos em paralelo.

Projeto Genoma HumanoInício do seqüenciamento:

• Anos 90= mapear primeiro, seqüenciar depois.• Tecnologias de seqüenciamento em fase de

aperfeiçoamento• Financiamento substancial vindo do projeto• Frederick Sanger: 2 prêmios Nobel. Plataformas

de seqüenciamento em larga escala, quase totalmente automatizadas, seqüenciamento simultâneo de 96 amostras.

• Significativo efeito sobre a velocidade de geração dos dados.

Projeto Genoma HumanoFinanciamento e competição:

• 1998 surge a Celera Genomics empresa privada, comandada pelo Dr. Craig Venter, um dissidente do PGH.

• Seu objetivo: seqüenciar o genoma humano, usando uma estratégia alternativa, até 2001 com 99,9% de cobertura.

• Ameaça de o genoma ser patenteado e de que o direito de acesso aos dados seja restrito aos que possam pagar.

Projeto Genoma Humano

Anos 2000:• 20 centros de seqüenciamento

gerando coletivamente 1000 bases por segundo, 24 horas por dia, 7 dias por semana

• Custo para o seqüenciamento de um nucleotídeo com alta qualidade cai de US$ 10,00 para US$ 0,10.

Projeto Genoma Humano

Métodos de seqüenciamento:• PGH = mapeamento físico e

seqüenciamento de clones ordenados em BACs.

• Celera = whole genome shot-gum. Todo genoma fragmentado de uma única vez, sendo seqüenciado aleatoriamente.

• Mais informativa X mais rápida.

Projeto Genoma HumanoResultados:

• 1º organismo livre seq. foi a bactéria Haemophilus influenzae, com 1800 genes que codificam proteínas. Este seq. foi feito pelo grupo do Dr. Venter.

• Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis e Treponema pallidum.

• 1996 - 1º eucarioto seq. completamente, o fungo Saccharomyces cereviae.

• 1998 - 1º organismo multicelular completamente seq., o nematoíde Caenorhabditis elegans.

• 2000/ março - Drosophila melanogaster.

• Revistas

Venter et al. Colins et al.

Fevereiro 2001

Projeto Genoma Humano

Resultados:

O que o projeto genoma fez foi descobrir quais eram e colocar em ordem 97% das letras (Bases) que compõem o genoma humano.

Projeto Genoma Humano

Tamanho do genoma:• Celera 2,91 bilhões de

nucleotídeos• PGH 3,29 bilhões • Sapo Xenopus laevis 3,1 bilhões

Projeto Genoma Humano

A maior conclusão deste grande projeto foi explicar que a complexidade do ser humano está baseada na codificação de diferentes proteínas e não no número de genes.

Projeto Genoma Humano• Elementos repetitivos: antropologia molecular,

eventos únicos não-recorrentes e não-reversíveis.

• Número de genes estimado após o PGH: ~30.000 genes.

• O arroz tem 37.544 genes distribuídos em 389 milhões de pares de base (389 Gb).

• Potencial codificador do genoma humano é um dos tópicos atuais de maior interesse.

• Variação de 0,1% entre quaisquer dois indivíduos.

Projeto Genoma Humano

• Mesmo após o término do PGH, ainda faltavam alguns seqüenciamentos para serem completados.

• Exemplo: Cromossomo XMarço de 2005: Concluído o sequenciamento de 99,3% do cromossomo X

Projeto Genoma Humano

Brasil:• A pesquisa para desvendar o genoma

começou no país em maio de 1997, quando a FAPESP organizou a rede ONSA (Organization for Nucleotide Sequencing and Analysis), instituto virtual de genômica formado inicialmente por 30 laboratórios ligados a instituições de pesquisa do estado de São Paulo.

Projeto Genoma HumanoBrasil:

• O primeiro projeto brasileiro decifrou o material genético da bactéria Xylella fastidiosa.

• O projeto foi concluído em novembro de 1999 e o país entrou para a história pelo primeiro seqüenciamento de um fitopatógeno de importância econômica.

Projeto Genoma Humano

Brasil:• Chromobacterium

violaceum• Grande potencial

biotecnológico• Compostos

antibióticos e antitumorais

Projeto Genoma Humano

Brasil:• Técnica de ORESTES• Complementação importante das

demais técnicas já existentes, transcrevendo regiões até então inacessíveis.

• Emanuel Dias Neto e Andrew Simpson.

Mudança de paradigmas

Projeto Genoma Humano

Fenótipo: o alvo da medicina• Genoma X fenótipo• Norma de reação• “nenhum gene é uma ilha”, a ação de cada

gene é influenciada por todos os outros• Entendimento detalhado dos mecanismos

de instalação e progressão das doenças• Variações genômicas na resposta aos

agentes infecciosos, componentes da dieta e medicamentos.

PGH: Farmacogenética• Diferenças interindividuais na resposta à

medicamentos.• Ênfase na identificação de polimorfismos em

um único gene.• Efeito farmacológico é resultante da interação

de vários genes que atuam codificando proteínas envolvidas no metabolismo, transporte, distribuição e ação do fármaco

Farmacogenômica

PGH: Farmacogenética• Surgimento de drogas a partir do genoma pode

levar anos

Indústria Indústria FarmacêuticaFarmacêutica

PesquisasPesquisas

Altos GastosAltos Gastos

DesenvolvimentoDesenvolvimento

Poucos Benefícios InstantâneosPoucos Benefícios Instantâneos

PGH PGH identificar a funcionalidade dos Genes identificar a funcionalidade dos Genes

Principal trabalho para a indústria farmacêuticaPrincipal trabalho para a indústria farmacêutica

PGH: Farmacogenética

• Mais de cinco mil genes podem ser importantes na determinação de doenças

• Informação do genoma humano descoberta e desenvolvimento de drogas

• Melhor compreensão das causas das doenças novas drogas necessidade de cada paciente

• Mudanças devem levar a medicamentos com menos efeitos colaterais e custo menor

Projeto Genoma Humano

Genotipagem do HIV:• RNA do vírus composto por 10 000

nucleotídeos• Exame disponível para uso clínico

desde 2000• Grande impacto na sobrevida dos

pacientes• Tratamentos individualizados baseados

no perfil de resistência do vírus.

Projeto Genoma Humano

Biochips:• Estudo do transcritoma em

microarrays.• Limitada para uso em processos

patológicos clonais (tumores).• Identificação de quais genes estão

ativos em determinado tecido.• Possibilidade de estudar vários

genes de uma única vez.

Perspectivas da medicina genômica

“ A era da medicina genômica está aqui; o

seqüenciamento do genoma humano apenas

marca a cerimônia de início”

• www.hugo-international.org

• www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/