BIOSSEGURANÇA

Dra. MARIA ANTONIA MALAJOVICH

Coordenadora de Biotecnologia do Instituto de Tecnologia ORT

Diretora Científica da ANBIO

UNIRIO, 26/09/2012

CONCEITOS BÁSICOS

BIOSSEGURANÇA

A NOÇÃO DE RISCO

• Perigo é o potencial de causar danos inerente aos materiais, equipamentos, métodos ou práticas de trabalho. Fatores a considerar: – Gravidade das lesões e ferimentos dos trabalhadores ou da agressão

ao meio ambiente

– Dificuldade na contenção dos danos

– Perdas financeiras

• Probabilidade de um acidente acontecer – Altamente improvável, pouco provável, provável, muito provável,

esperado

1 2 3 4 5

AVALIAÇÃO DO RISCO

Probabilidade Consequências

1 2 3 4 5

5 Médio Médio Alto Alto Alto

4 Médio

Médio Médio Alto Alto

3 Baixo Médio Médio Alto Alto

2 Baixo Baixo Médio Médio Alto

1 Baixo Baixo Médio Médio Alto

Risco baixo: gerenciamento mediante procedimentos de rotina Risco médio: devem-se definir responsabilidades no gerenciamento Risco alto: requer ação imediata

GERENCIAMENTO DO RISCO

• Eliminação ou diminuição dos riscos

• Monitoramento continuo

• Treinamento do pessoal

O RISCO ZERO NÃO EXISTE

DEFINIÇÕES (OMS, 2006)

BIOSSEGURANÇA

Conjunto de medidas, princípios de contenção, tecnologias e práticas que são usadas para evitar a exposição não intencional a agentes biológicos e toxinas ou a sua liberação acidental

BIOSSEGURIDADE

Conjunto de medidas de proteção, controle e responsabilidade para agentes biológicos e toxinas de modo a evitar sua perda, roubo, uso indevido, extravio, acesso não autorizado ou liberação intencional

http://www.internationalbiosafety.org

Sociedade científica sem fins lucrativos e de utilidade pública, de âmbito nacional, voltada para o fortalecimento da Biossegurança no Brasil e do controle dos riscos para a saúde humana, animal e para o meio ambiente de riscos advindos de processos tecnológicos e de organismos patogênicos. A ANBio foi a terceira sociedade de Biossegurança estabelecida no mundo e responsável por fundar a Federação Internacional de Biossegurança que hoje congrega cerca de 60 países no mundo. A ANBio já capacitou mais de 7.000 profissionais até o ano de 2012, nos temas de análise de risco, gestão em Biossegurança em saúde, segurança alimentar e ambiental, realizando cursos e eventos considerados referência para os países da América Latina.

BIOSSEGURANÇA NA SAÚDE

Laboratórios, hospitais, biotérios

TIPOS DE RISCOS E SEUS AGENTES

1. Riscos de acidentes Máquinas e equipamentos sem proteção, uso de instrumentos perfuro-cortantes, probabilidade de incêndio e explosão, arranjo físico inadequado, armazenamento inadequado, pisos escorregadios etc.

2. Riscos ergonômicos Levantamento de peso, ritmo excessivo de trabalho, monotonia, repetitividade, postura inadequada de trabalho etc.

3. Riscos físicos. Ruído, calor, frio, pressão, umidade, radiações ionizantes e não-ionizantes, vibração etc.

4. Riscos químicos Produtos que possam penetrar no organismo do trabalhador pela via respiratória, ter contato através da pele ou ser absorvidos por ingestão.

5. Riscos biológicos

Bactérias, vírus, fungos, parasitos, toxinas etc.

O RISCO BIOLÓGICO: CRITÉRIOS

• Patogenicidade,

• Modo de transmissão,

• Estabilidade,

• Concentração e volume,

• Dose infectante,

• Disponibilidade de profilaxia e de tratamento,

• Tipo de ensaio etc.

4__ Malaria, 7_ Tuberculosis, 9_Hepatitis B, 6_HIV/AIDS, 3_Food poisoning , 5_Strep throat, 2_Influenza, 8_ Lyme disease, 1_ Giardiasis

O RISCO BIOLÓGICO: CRITÉRIOS

• Patogenicidade,

• Modo de transmissão,

• Estabilidade,

• Concentração e volume,

• Dose infectante,

• Disponibilidade de profilaxia e de tratamento,

• Tipo de ensaio etc.

CLASSIFICAÇÃO DE RISCO BIOLÓGICO

CLASSE I II III IV

Risco individual Escasso Moderado Elevado Elevado

Risco comunitário Escasso Limitado Baixo Elevado

Exemplos Bacillus subtilis

Schistosoma mansoni

Mycobacterium tuberculosis

Ebola

Observação 1: Existe uma classe de risco especial para os organismos que, mesmo não sendo patógenos perigosos para o homem, apresentem alto risco de causar doença animal grave e de disseminação no meio ambiente, causando danos econômicos altos. Observação 2: Em relação aos organismos geneticamente modificados (OGMs) o critério de classificação está baseado no risco presente nas sequências de DNA/RNA dos organismos doadores e receptores.

PROBLEMAS BÁSICOS DE HIGIENE

Ignaz Semmelweiss (1818-1865)

PROBLEMAS GERAIS DE SEGURANÇA

• Formação de aerossóis

• Atividades com grandes volumes e/ou altas concentrações de microrganismos

• Sobrelotação de pessoal e equipamento

• Infestação de roedores e artrópodes

• Entradas não autorizadas

• Fluxo de trabalho

• Utilização de amostras e reagentes específicos.

http://www.biosafety.be/CU/Bioaerosols/bioaerosols.html

NÍVEIS DE SEGURANÇA, PRÁTICAS E EQUIPAMENTOS

Grupo de Risco

Nível de biossegurança

Tipo de Laboratório Práticas de Laboratório

Equipamento de proteção

1 NB 1 Básico

Ensino básico, pesquisa BTM Nenhum, mesa/ bancada de trabalho

2 NB 2 Básico

Serviços básicos de saúde; serviços de diagnóstico, pesquisa

BTM e roupas de proteção, sinal de perigo biológico

Bancada de trabalho e CSB para aerossóis potenciais

3 NB 3 Confinamento

Serviços especiais de diagnóstico, pesquisa

Como nível 2, mais roupa especial, acesso controlado, ventilação dirigida

CSB e/outros dispositivos primários para todas as atividades

4 NB 4 Confinamento máximo

Serviço de manipulação de agentes patogénicos perigosos

Como nível 3, mais entrada hermética, saída com chuveiro, eliminação especial dos resíduos

CSB classe III ou vestimentas de pressão positiva em conjunto com CSB classe II, autoclave duas portas (através da parede), ar filtrado.

AS MEDIDAS DE PREVENÇÃO

• Construir instalações adequadas

• Manter boas práticas de laboratório (BPL)

• Usar os equipamentos de proteção individual (EPIs) Jalecos, luvas, toucas, óculos, máscaras, protetores, dispositivos para pipetagem etc.

• Verificar os equipamentos de proteção coletiva (EPCs) Autoclaves e fornos, chuveiros e lava-olhos, caixas de descarte, centrífugas, agitadores e misturadores etc.

• Providenciar o tratamento adequado dos resíduos

• Apoiar as decisões das Comissões Internas de Biossegurança (CIBIO)

• Procurar auditorias externas

...SÃO SUFICIENTES?

• Acidentes ocorrem – Estados Unidos (2003-2007) : 395 acidentes de liberação no ambiente

de patógenos e toxinas perigosos.

– Estados Unidos (CDC, 2010): 196 liberações no ambiente, 77 derrames e 46 ferimentos com perfuro-cortantes.

• O número de infecções hospitalares é alarmante

• O número de NB 3 está aumentando no Brasil (19) – Trabalhos com arbovírus, hantavírus, raiva, tuberculose, peste.

– Emergências em biosseguridade (antraz, gripe aviária, aftosa).

EXISTE UM RISCO RESIDUAL...

ENFRENTAR NOVOS DESAFIOS (1)

• O bioterrorismo

– O dilema do uso duplo de equipamentos e de agentes biológicos (11/09/2001)

– Proximidade de grandes eventos (Mundial de Futebol, 2014; Olimpíadas, 2016)

– Necessidade de treinamento em biossegurança e biosseguridade

• Programa Nacional de Bens Sensíveis (MCT, ABIN): visitas locais a laboratórios para identificação de agentes especiais e treinamento na identificação de agentes especiais e medidas de Biosseguridade.

• ANBIO: treinamento em Biossegurança desde 1999 e em Biosseguridade desde 2007 (apoio CNPq, MCT, ABIN)

Definindo estratégias de biosseguridade para gestão de grandes eventos

ENFRENTAR NOVOS DESAFIOS (2)

• As mudanças climáticas e as doenças emergentes

• Os novos tratamentos

– Terapias gênicas

– Células-tronco

• As sequências genômicas como risco

– Reconstrução do vírus da poliomielite

– Publicação das sequências que permitiriam a transmissão de pessoa a pessoa do vírus da gripe aviária

OS OGMs NO AMBIENTE

BIOSSEGURANÇA O escândalo Frostban

(ice-minus) - 1987

BIOSSEGURANÇA E BIODIVERSIDADE

• Plantas alimentícias, comerciais e medicinais

• Transporte de um continente a outro

– Casos bem sucedidos (batata, arroz)

– Casos mal sucedidos

(caucho, kudzu, abelhas africanas)

• Conservação da biodiversidade

– In situ

– Ex situ em parques, jardins botânicos e zoológicos, bancos de germoplasma

CONSERVAÇÃO EX SITU (Svalbard)

A ENTRADA DAS PLANTAS GM NA AGRICULTURA

• No mercado desde 1996

• O marco legal internacional

– Conferência de Asilomar (1975)

– Convenção Internacional sobre Biodiversidade Biológica (1992). Assinada durante a Rio 92 estabelece a necessidade de observar o princípio de precaução em relação às pesquisas com OGMs

– Protocolo de Cartagena (2000) impõe regras ao comércio mundial de produtos transgênicos.

– Diferenças de legislação entre os diversos países.

• O marco legal brasileiro

– A lei de Biossegurança (2005)

– O rol da CTNBio

– O rótulo de transgênico

DE QUE ESTAMOS FALANDO?

• Microrganismos G.R.A.S. - generally recognized as safe - utilizados na elaboração de alimentos

• Microrganismos recombinantes, utilizados na produção de aditivos e enzimas

• Microrganismos recombinantes, utilizados na produção de alimentos ou bebidas, como a levedura ML01

• Alimentos que são OGMs, como a soja ou o milho

• Alimentos provenientes de OGMs, como o óleo de soja

• Alimentos provenientes de animais alimentados com rações preparadas com OGMs

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A NOÇÃO DE SEGURANÇA ALIMENTAR

• Flexibilidade, tradição

• O princípio de equivalência substancial (FAO, OMS, OECD, ILSI): um alimento originado por BT moderna é tão seguro para o consumo quanto um alimento que tenha a mesma composição, as mesmas características nutritivas e um histórico de uso seguro.

• A avaliação de riscos: construção do transgene, produção de substâncias alergênicas ou tóxicas, valor nutritivo e efeitos não previstos devidos à presença do transgene.

• Alimentos biofortificados e OGMs

AS PLANTAS GM NO BRASIL

• Quais foram aprovadas? – Soja, milho, algodão e, recentemente, feijão

• Quais os traços?

– Tolerância a herbicida, resistência a insetos e a resistência a vírus

CADA CASO É UM CASO

ALGUNS CASOS MERECEM DESTAQUE ...

Parecer Técnico nº 2236/2009 - Liberação Comercial de Soja Geneticamente Modificada Tolerante aos Herbicidas do Grupo Químico das Imidazolinonas, Soja CV127, Evento BPS-CV127-9 - Processo nº 01200.000010/2009-06 Requerentes: BASF, Embrapa Soja

Parecer Técnico nº 3024/2011 - Liberação Comercial de feijoeiro geneticamente modificado resistente ao vírus do mosaico dourado do feijoeiro (Bean golden mosaic vírus - BGMV), evento de Embrapa 5.1 - Processo nº 01200.005161/2010-86

Foi publicada no Diário Oficial da União (DOU / Seção 1 / Página 16, nº 128, quarta-feira, 4 de julho de 2012), a decisão da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) que autorizou o funcionamento da Unidade de Produção do Aedes Transgênico (UPAT), inaugurada no dia 07 de julho, na Biofábrica Moscamed Brasil (BMB).

http://www.estadao.com.br/noticias/impresso,feijao-transgenico-tem-venda-liberada,773227,0.htm

O FEIJÃO TRANSGÊNICO

DA EMBRAPA, RESISTENTE AO VÍRUS

DO MOSAICO DOURADO

O AEDES AEGYPTI GENETICAMENTE MODIFICADO

(OXFORD, USP E MOSCAMED)

Parecer Técnico nº 3287/2012 - Liberação Comercial de Levedura (Saccharomyces cerevisiae) geneticamente modificada para produção de farneseno pela cepa Y5056 - Processo nº 01200.003977/2011-56 Parecer Técnico nº 2281/2010 - Liberação Comercial de Levedura (Saccharomyces cerevisiae) Geneticamente Modificada para Produção de Farneseno, Cepa Y1979 - Processo nº 01200.003590/2009-85Parecer Técnico nº 2281/2010 - Liberação Comercial de Levedura (Saccharomyces cerevisiae) Geneticamente Modificada para Produção de Farneseno, Cepa Y1979 - Processo nº 01200.003590/2009-85

... MAS NÃO SÃO OS ÚNICOS

A CHEGADA DA BIOLOGIA SINTÉTICA

BIOSSEGURANÇA

AMYRIS, A ARTEMISINA E O FARNESENO

A BIOLOGIA SINTÉTICA

Uma área que combina biologia, química e

engenharia para projetar e construir novas

funções e sistemas vivos, ou para redesenhar

os sistemas vivos existentes com o propósito

de torná-los mais úteis (The Royal Society, 2008).

• Suas bases tecnológicas são a tecnologia do DNA (síntese, sequenciamento e amplificação de DNA) e a engenharia genética.

• Como toda nova área do conhecimento, a biologia sintética exige uma avaliação dos riscos e das condutas a seguir, desde três pontos de vista hoje considerados fundamentais:

BIOSSEGURANÇA

BIOÉTICA BIOSSEGURIDADE

http://www.biochem.hku.hk/synbio/?page_id=148

A CONSTRUÇÃO DE CIRCUITOS DE DNA

PARTES

DISPOSITIVOS

SISTEMAS

CHASSIS

SYNTHIA (Craig Venter, 2010)

Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome Published Online May 20 2010 Science 2 July 2010: Vol. 329 no. 5987 pp. 52-56 http://www.sciencemag.org/content/329/5987/52.abstract

• Custo estimado = 20 milhões de dólares

• Aplicações : saúde (vacinas) e biocombustíveis

• Em 2015, 20% da indústria química poderia depender da biologia sintética.

We report the design, synthesis, and assembly of the 1.08-Mbp Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 genome starting from digitized genome sequence information and its transplantation into a Mycoplasma capricolum recipient cell to create new Mycoplasma mycoides cells that are controlled only by the synthetic chromosome. The only DNA in the cells is the designed synthetic DNA sequence, including "watermark" sequences and other designed gene deletions and polymorphisms, and mutations acquired during the building process. The new cells have expected phenotypic properties and are capable of continuous self-replication.

FATORES NOVOS

• Promoção da Biologia Sintética via Internet , open source

O estímulo à criatividade nos laboratórios de garagem e a competições como iGEM por parte de instituições respeitadas como MIT, Harvard, Berkeley etc. criam um ambiente favorável. O livre acesso à informação e ao uso dos biobricks disponíveis e permitidos não tem volta atrás.

• Envolvimento de designers, artistas plásticos e cineastas.

Exposições e festivais de cinema temáticos, permitem a divulgação e a apresentação de diferentes formas de percepção da biologia sintética, favoráveis ou não.

FATORES NOVOS

• Poderiam ser inseguros alguns sistemas construídos juntando partes e dispositivos seguros?

• Quais os riscos devidos à participação de pessoas sem treinamento adequado (biohackers) ou mal-intencionadas (biocrackers)?

• Poder-se-ia desenvolver uma bioeconomia ilícita?

• Quais os códigos de conduta das empresas que sintetizam DNA para evitar a disseminação de material que possa ser utilizado para elaborar armas biológicas ou toxinas?

BS, NADA MAIS QUE UMA EG EXTREMA?

“In our view, synthetic biology is an extension of the continuum of genetic science that has been used safely for more than 40 years by the biotechnology industry in development of commercial products.” (Erickson, Singh and Winters, 2011)

Se for assim, os riscos dos organismos BS e GM seriam análogos...

MAS, SE A BS FOR MUITO MAIS QUE UMA EG EXTREMA...

• O que aconteceria com um organismo BS liberado em um ambiente onde não existem predadores específicos?

• Poderia um microrganismo, desenhado para cumprir uma função determinada de biorremediação, ter efeito sobre outra substância presente no ambiente?

• Poderia haver intercâmbio genético entre um organismo sintético e um organismo biológico natural, contaminando o pool gênico natural?

• Então, os organismos BS não seriam avaliados como OGMs mas como GSO (do inglês, Genetically Secured or Safe Organisms), e as medidas de contenção teriam que ser redefinidas.

A “certeza de contenção” (do inglês, Certainty of Containment ou CoC), estabelece que a probabilidade de escapamento da contenção, de disseminação e de interação não intencional com o ambiente deve ser virtualmente nula.

COMO GARANTIR A CERTEZA DE CONTENÇÃO (CoC) ?

• Sistemas bioquímicos não naturais

– Alteração do tamanho do DNA com benzopurinas e benzopirimidinas (xDNA ou expanded DNA, yDNA ou wide DNA),

– Uso de ácidos xenonucleicos (XNAs),

– Extensão do alfabeto (ATCGPZ),

– Construção de ribossomos ortogonais para o reconhecimento de um código de 4 bases,

– Substituição de códons (TAG, substituído por TAA)

– Inclusão de aminoácidos não naturais.

• Qual seria a eficiência desses sistemas?

• Solucionariam o problema ou criariam outros novos?

É NECESSÁRIO REGULAR COM MAIS RIGOR?

A “Presidential Commission for the Study of Bioethical Issues” estabeleceu um sistema regulatório incipiente de maneira a maximizar os benefícios e minimizar os riscos (EEUU, 2010). As recomendações ao presidente Barack Obama podem ser resumidas em uma vigilância prudente.

Existe uma regulação para a Biologia Sintética (Estados Unidos e União Europeia) que pode ser encontrada em http://synberc.org/sites/default/files/Concise_Guide_Synbio_Regulation.doc (10/1/2012).

O consenso geral é de não haver necessidade de incrementar a regulação específica para a biologia sintética.

Mais de 100 organizações solicitam mais regulação e inclusive uma moratória (SYNBIOWATCH - www.synbiowatch.org/)

SIM

NÃO

CONCLUSÕES

• Não é possível limitar o acesso a materiais e equipamentos. Tal como está crescendo a biologia sintética, em um sistema transparente de código aberto (open source), uma regulação estrita acabaria limitando o acesso ao saber.

• Contudo, fica em aberto a análise da BS desde vários pontos de vista: – Biossegurança (combinações de biobricks, liberação no ambiente e

sistemas de contenção, propriedade intelectual, sistemas ortogonais, medidas a tomar em caso de acidente etc.)

– Biosseguridade (responsabilidade das empresas que sintetizam DNA, possibilidade de mal uso de equipamentos e organismos etc.)

– Bioética (design de seres vivos, propriedade intelectual etc.)

A IMPORTÂNCIA DA EDUCAÇÃO

BIOSSEGURANÇA

A CONSTRUÇÃO DE UMA CULTURA DE SEGURANÇA

• O princípio básico é a obrigação moral de proteger a saúde do indivíduo, do grupo, da comunidade e do ambiente.

• A cultura de segurança é tão importante na educação científica e no desempenho profissional como o aprendizado do entorno teórico dos experimentos ou a capacidade de realizar os passos de um protocolo.

• Na prevenção de riscos, a responsabilidade é de todos: autoridades, professores, técnicos, alunos e pessoal de apoio.

NÃO BASTA UMA AULA, NEM UM CURSO

A CONSTRUÇÃO DE UMA CULTURA DE SEGURANÇA

SISTEMA DE INFORMAÇÃO EM BIOSSEGURANÇA Núcleo de Biossegurança – Escola de Saúde Pública Sergio Arouca http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/S

COMISSÃO TÉCNICA NACIONAL DE BIOSSEGURANÇA http://www.ctnbio.gov.br/

http://www.anbio.org.br/site/

AGRADECIMENTOS

• À Dra. Leila Macedo, presidenta da ANBIO.

• Aos Professores da UNIRIO, Dr. Carlos Augusto Figueiredo e Dra. Michelle Sampaio.

• A vocês.