Projeto Genoma Humano – PGH

Universidade Estadual do Ceará

Centro de Educação Ciências e Tecnologia da Região dos Inhamuns

Licenciatura Plena em Ciências Biológicas

Biotecnologia – Prof.: Dr. Silvio César

Universidade Estadual do Ceará

Introdução

• O Projeto Genoma Humano foi um dos maiores e mais ambiciososprojetos de todos os tempos. Foi o programa de pesquisainternacional e colaborativo cujo objetivo era o mapeamentocompleto e compreensão de todos os genes dos seres humanos.

• O projeto envolveu diversos países (o Brasil esta nesta lista), uminvestimento milionário e um esforço de 13 anos para sua conclusão.O PGH contribuirá para identificar a causa de doenças e as interaçõesentre o meio ambiente e a hereditariedade na definição da condiçãohumana.

Projeto Genoma Humano2

O que é genoma?

• O genoma é o conjunto de todo o material genético localizado nonúcleo das células de um ser vivo. Ele é distribuído emcromossomos, que por sua vez são compostos pela famosamolécula DNA.

• Cada cromossomo contém centenas ou milhares de genes, quecarregam as instruções para fazer proteínas.

• DNA é a sigla para ácido desoxirribonucleico, uma substânciacom um formato peculiar. Ela é composta por duas fitascompostas por sequências de bases nitrogenadas. Essas basesnitrogenadas são as famosas "letras químicas" do DNA, A, T, C eG.

Projeto Genoma Humano3

PGH – DNA: Marcos históricos...

1910

1866

Johan Gregor Mendel

Thomas Hunt Morgan

1943

1970 a 1973

Watson e CrickOswald Avery

Paul BergChargaffGriffith

1928 1952

1954

Projeto Genoma Humano4

“TimeLine” – História do PGH (Resumo)

1985

Robert Sinsheimer realiza umareunião na Universidade daCalifórnia e propõe osequenciamento do GenomaHumano.

1990

Início oficial do ProjetoGenoma Humano, comparticipação de pesquisadoresamericanos e europeus.

1992

Francis Collins assume aliderança do PGH apóssaída de Watson.

1992

Creig Venter desenvolvemétodo de sequenciar genese torna-se presidente daCelera Genomics.

1995

Sequenciamento completodo genoma da bactériaHaemophilus influenzae.

1999

Primeiro cromossomohumano completamentesequenciado.

2000

Consórcio do PGH e CeleraGenomics anunciam seustrabalhos – Rascunho docódigo genético Humano

2001

Science e Nature

2003

14 de Abril - PGHé encerrado.

Projeto Genoma Humano5

Corrida Mundial pelo Genoma Humano

Gilbert, um dos presentes na reunião de Sinscheimer em 1985, ouve com atenção e apoia a ideia propondo a

criação de um instituto do genoma humano;

Charles DeLise, do Departamento de Energia

(DOE) já manifestava interesse em sequenciar o

genoma humano;

Renato Dulbecco comenta, numa reunião realizada por

DeLise, que o projeto viabilizaria uma virada na

pesquisa do Câncer;

Botstein e David Baltimore criticam a ideia. O projeto vai

contra os princípios da Biologia. Muito caro pode colocar em risco todos os

pesquisadores;

Projeto Genoma Humano6

O DOE não tem capacidade de receber um projeto dessamagnitude;

O DOE fará um sequenciamento todo militar;

Questões envolvendo os genes não passaram pelos órgãosde saúde;

NIH fará o mapeamento

NIH detém mais recursos e lidera o projeto

NIH nunca fez um projeto de tamanha envergadura;

Possuímos um banco e uma biblioteca de genes;

Somos a escolha lógica;

DOE fará o sequenciamento;

Corrida Mundial pelo Genoma Humano

Projeto Genoma Humano7

• Em 1989 NCRaprova o projetogenoma eestabelecealgumasorientações sobreo projeto, ondeWatson aposta seucargo criandoobjetivos para ospróximos 5 anos.

Corrida Mundial pelo Genoma Humano

Projeto Genoma Humano8

• Gilbert tenta sequenciar o genoma emsua própria companhia.

• "[Será] disponível para todos ... por umpreço",

Gilbert

• Watson se irritou a ideia de vender algotão fundamental como dados sobre oDNA humano.

• Watson “explode” com a ideia depatentear genes sequenciados.“Praticamente qualquer macaco"poderia fazer o que o grupo de Venterestava fazendo, "Estou horrorizado",Watson disse ao Congresso.

• Watson deixa NIH.

Watson

• Venter sugere sequenciar genes“interessantes” e anuncia terdesenvolvido outro método desequenciamento

• Também falou em patentear os genes;

• Venter recebe proposta para testar suaestratégia, e também deixa NIH em1991;

Venter

Corrida Mundial pelo Genoma Humano -Conflitos

Projeto Genoma Humano9

1992 Francis Collins assume o NIH;

Importância do projeto para salvar vidas com a cura dedoenças genéticas;

Construção de mapas mais sofisticados e diminuição dotempo para rastrear genes causadores de doenças mortais.

Perdido na polêmica, no entanto, foi o fato de que encontrarum gene era muito longe de ter um tratamento, e muitomenos a cura

Em 1993 criou um novo e importante laboratório desequenciamento, o Centro Sanger perto de Cambridge, comSulston como sua cabeça.

O custo muito alto e o financiamento apertado dos EUApreocupava Collins que temia a não conclusão do projeto ate2005. “Temos hipotecado parte do nosso futuro."

Corrida Mundial pelo Genoma Humano –Nova Perspectiva

Projeto Genoma Humano10

• 1996 - NIH sequencia o genoma de umalevedura (C. elegans) (Waterston eSulston são os sequenciadores) segundoeles a tecnologia era bom o suficiente, oempecilho era o custo.

• O Consócio pega pequenos pedaços deDNA cujas posições no cromossomo sãoconhecidas, quebra-os em pedaços,sequencia-nos aleatoriamente e por fimvolta a montá-los.

• Collins não se apressou. Seu objetivo eramontar o “livro da vida” com a melhorqualidade possível.

• 1995 - Venter surpreende a comunidadeao anunciar que tinha sequenciadocompletamente o genoma doHaemophilus influenzae, em 1,8megabases. Usando o método deespingarda de sequenciamento, que oNIH tinha insistido que não funcionaria enão serviria para financiar.

• Venter simplesmente triturada todo ogenoma, depois usa um computador paramontar as partes sequenciadas a partirde extremidades sobrepostas.

Consórcio Público Celera Genomics

Corrida Mundial pelo Genoma HumanoConsórcio Público Vs. Celera Genimics

Projeto Genoma Humano11

• 1998 – Venter anuncia que uma máquinaque sequenciaria automaticamente todogenoma em 3 anos com um custo de US $300 milhões.

• Venter usaria a mesma técnica que usou coma Haemophilos, desta vez destruiria todo ogenoma de 3 bilhões de bases em “zilhões”de fragmentos e usaria um dossupercomputadores mais rápido do mundopara sequenciar e montar.

• Venter tinha mais de 300 máquinas desequenciamento de Perkin-Elmer Corp.

Venter

• Os líderes do projeto público estava com raiva eincredulidade. Depois de terem passado anospreparando o terreno, poderia Venter realmentevencê-los até o fim e roubar a glória?

• O plano de Venter deixaria o genoma cheio deburacos e impossível de remontar;

• Collins acelerou o ritmo e anunciou que em 2001teria o rascunho com 90 % do genoma. Em 2003eles terminariam todo o sequenciamento. Tornarum rascunho público foi uma estratégia paraevitar questões de patentes pela Celera e outrasempresas.

Collins

Corrida Mundial pelo Genoma Humano –Venter lança o desafio

Projeto Genoma Humano12

Venter anuncia, em outubro 1999, que

já sequenciou 1 bilhão de bases do

genoma;

NIH anuncia, em novembro de 1999,

que havia completado 1 bilhão

de bases;

Em janeiro de 2000 Venter anuncia que já

copilou 90% do genoma humano e que em Março completaria 2 bilhões de

bases sequenciadas;

O consórcio público acusava Venter de lançar dados do NIH no

seu site

Corrida Mundial pelo Genoma Humano –Duelos na imprensa

Projeto Genoma Humano13

Venter et al. Collins et al.

Corrida Mundial pelo Genoma Humano –Rascunho

Projeto Genoma Humano14

Mapeamento do Genoma

Representaçãodo mapeamentogenético nocromossomohumano

Projeto Genoma Humano15

Frederick Sanger

2 vezes premio Nobel

Desenvolveu o Método de Sanger ou “Rescisão Didesoxy”

Sequenciamento: Método Sanger

Projeto Genoma Humano16

• Cromossomo artificialbacteriano – BAC;

• Clonar sequencias deDNA em célulasbacterianas;

Sequenciamento

Projeto Genoma Humano17

Sequenciamento

• Didesoxinucleotídeos são inibidores determinação da cadeiade polimerase de ADN;

• dNTP;

• ddGTP;

• ddATP;

• ddTTP ;

• ddCTP.

Projeto Genoma Humano 18

DNA Polimerase em Ação

Projeto Genoma Humano19

Método “Shotgun” Hierárquico

Método “Shotgun” Aleatório

Projeto Genoma Humano20

Sequenciamento Automatizado

Projeto Genoma Humano21

Sequenciamento Automatizado

Projeto Genoma Humano22

Desenvolvimento da Farmacogenômica;.

Testes genéticos

O Projeto Genoma proporcionou uma nova abordagem nas pesquisas biomédicas;

Possível identificar as causas das doenças raras, como síndrome de Kabuki e Miller.

Determinação de Fatores hereditários;

Encontrar mutações

Conquistas e Discussões

Projeto Genoma Humano23

Descoberta

1.800 genes de doenças

genes suspeito por causar doenças hereditárias em questão de dias;

Relação genoma/evolução humana;

Criação de catálogo de variação genética, ou halotípos, no genoma humano.

Ainda é preciso:

Aperfeiçoar o genoma e fechar algumas lacunas;

Identificar polimorfismos genéticos na população humana

Identificar todos os elementos funcionais do genoma;

Identificar como as proteínas funcionam em conjunto;

Conquistas e Discussões

Projeto Genoma Humano24

Interpretação genômica e tratamento adequado a um paciente com histórico de câncer hereditário;

Análise do numero ou estrutura dos cromossomos fetais afim de descobrir alguma anomalia;

Estudo de amostras tumorais podem determinar o prognóstico e guiar a tomada de decisões

terapêuticas;

Algumas Aplicações da Genética e Genômica na Medicina

Projeto Genoma Humano25

Genoma e Medicina

Transtor-nos de um único gene

Transtornos Multifatoriais

Transtor-nos

Cromossômicos

Três tipos de fatores genéticos

causadores de doenças

Projeto Genoma Humano26

Aplicações na Medicina

Terapia Gênica

Testes GenéticosFarmacoge-

nomica

US$ 3 Bilhões - 2001

US$ 1 mil -2013

Projeto Genoma Humano 27

• Teve início em 2006;

• Criado para catalogar mutações genéticas causadoras docâncer;

• Compreender como os erros no DNA afetam as célulascausando seu crescimento descontrolado;

• Identificar as alterações no conjunto completo de cadacâncer de DNA - seu genoma - irá lançar as bases paramelhorar a prevenção do câncer, detecção precoce etratamento.

Projeto Genoma Humano28

• Peito

• Sistema Nervoso Central

• Endócrino

• Gastrointestinal

• Ginecológico

• Cabeça e Pescoço

• Hematológicas

• Pele

• Tecidos Moles

• Torácico

• Urológico

Projeto Genoma Humano

Gêneros Estudados

http://cancergenome.nih.gov/cancersselected29

PGH - Brasil

• O Projeto Genoma Humano do Câncer está em andamento graças aunião da Fapesp, Instituto Ludwig, Unicamp, EPM e da Faculdade deMedicina da USP;

• Brasil ganhou reconhecimento internacional ao sequenciar com êxito ogenoma da praga Xylella fastidiosa praga da laranja.

• O projeto da praga foi tão bem sucedido, que ganhou o reconhecimentointernacional, sendo capa da revista britânica Nature eda Science (EUA.).

Projeto Genoma Humano 30

1) Privacidade de informação genética;

2) Segurança e eficácia na medicina genética;

3) Justiça no uso das informações genéticas

•O projeto dedicou10% do seuorçamento para aELSI Program(Ethical, Legal andSocial Implicationsof the HumanGenome Project).

Debates e Bioética

Projeto Genoma Humano31

Autonomia

Privacidade

Qualidade Igualdade

Justiça

Debates e Bioética

Princípios básicos do

Projeto Genoma Humano

Projeto Genoma Humano32

• Impossível clonar um

humano (cópia exata).

• Complexidade vem da

combinação de genes/produção de proteínas

• Influencias ambientais

altera o funcionamento do organismo;

• Genoma Humano tem

cerca de 30.000 genes

Nem todas as

respostas estão no

DNA

Humanos 99,99%

Idênticos

Identificar as

interações entre os

genes

Gene: Matéria-

prima sem manual de instruções

"A noção de que um gene é igual

a uma doença ou que produz uma proteína-chave

está voando janela afora", afirmou Craig

Venter.

Resultados

Projeto Genoma Humano33

A decifração do genoma respondeu a algumasquestões. Mas, no processo, levantou outras aindamais enigmáticas.

Projeto Genoma Humano

Autor Desconhecido

Resultados

34

Onde encontro informações sobre o PGH?

http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/

http://www.genome.gov

http://cancergenome.nih.gov/

http://www.nature.com/>

http://www.nih.gov

http://energy.gov/

http://www.jcvi.org/cms/home/

Projeto Genoma Humano35

"O Projeto Genoma Humano foi umaaventura incrível em nós mesmos,para entender o nosso próprio livrode instruções do DNA, a herançacompartilhada de toda ahumanidade“.

Diretor do NHGRI Francis S. Collins,

Projeto Genoma Humano36

• NUSSUBAUM, Robert - Thompson & Thompson Genética Médica. Vol. 7 (2008), actual.2008. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na internet: <URLhttp://books.google.com.br/books?id=vjOET7ul_R0C&hl=pt-BR&source=gbs_navlinks_s>

• TEIXEIRA, Sálvio de Figueiredo; VELLOSO, Carlos Mário da Silva - Direito e medicina. Vol.1 (2000), actual. 2000. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na internet: <URLhttp://books.google.com.br/books?id=izzd31Z7GWYC&dq>

• LEVITOV, Alexander B.; DALLAS, Apostolos P.; SLONIM, Anthony D. - Bioquímica Ilustradade Harper (Lange). Vol. 29 (2013), actual. 2013. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível nainternet: <URL http://books.google.com.br/books?id=lM06AgAAQBAJ&dq>

• TORTORA, Gerard J.; FUNKE, Berdell R.; CASE, Christine L. Case - Microbiologia. Vol 10.[consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na internet: <URLhttp://books.google.com.br/books?id=qJB74Coy-QMC&dq>

Referencias

Projeto Genoma Humano37

• SOUZA, Valdomiro José de - Projeto Genoma Humano. Vol. 1 (2004) [consult. 20 Out.2013]. Disponível na internet: <URLhttp://books.google.com.br/books?id=MM8DHOM9GJEC&dq>

• PROJETO INTERNACIONAL HAPMAP – Projeto Internacional HapMap act. 2013. [consult. 25 Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/>

• NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH INSTITUTE - Comunicação e Public Liaison Filial.Rockville Pike: act. 2014. [consult. 05 Out. 2013] Disponível na internet <URLhttp://www.genome.gov/>

• THE CANCER GENOME ATLAS – National Cancer Institute. USA: act. 2014. [consult. 27Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://cancergenome.nih.gov/>

Referencias

Projeto Genoma Humano38

• Núcleo Interinstitucional de Bioética - Goldim JR. Porto Alegre: act 2014 [consult. 07Out. 2013] Disponível na internet <URL http://www.bioetica.ufrgs.br/>

• PROGRAMA EDUCAR – Universidade de São Paulo. São Paulo: act. 2010. [consult. 22 Jan.2014] Disponível na internet <URLhttp://educar.sc.usp.br/licenciatura/2001/genoma/participantes.html>

• RESERACH PORTFOLIO ONLINE REPORTING TOOLS - Department of Health and HumanServices. USA: act. 2013. [consult. 28 Jan. 2013] Disponível na internet <URLhttp://report.nih.gov/>

• SCIENCE - Associação Americana para o Avanço da Ciência. USA: act. 2014. [consult. 23Out. 2013] Disponível na internet <URL http://www.sciencemag.org/>

Referencias

Projeto Genoma Humano39

• NATURE - Nature Publishing Group. Reino Unido: act. 2014. [consult. 20 Out. 2013]Disponível na internet <URL http://www.nature.com/>

• NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH - Department of Health and Human Services. USA:act.2014 [consult. 27 Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://www.nih.gov/>

• GENEBANK - Department of Health and Human Services. USA: act. 2013. [consult. 23Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/>

• GENOSCOPE – Centro Nacional de Sequenciamento. França: act. 2012 [consult. 20 Out.2013] Disponível na internet <URL http://www.genoscope.cns.fr/spip/spip.php?lang=fr>

Referencias

Projeto Genoma Humano40

Autor: Rafael Gonçalves Lima

Licenciando em Ciências Biológicas

Faculdade de Educação, Ciências eLetras da Região dos Inhamuns

Tauá – Ceará

Universidade Estadual do Ceará