O PROJETO GENOMA HUMANO

VERSÃO ATUALIZADA EM 15/04/2003

Í N D I C E:

I. INTRODUÇÃO; II. DICIONÁRIO DE TERMOS TÉCNICOS DO PROJETO GENOMA HUMANO; III. O INÍCIO DE TUDO; IV. O PROJETO GENOMA HUMANO; V. UMA BREVE HISTÓRIA DA GENÉTICA; VI. O FUNCIONAMENTO DO CÓDIGO GENÉTICO; VII. O MAPEAMENTO GENÉTICO;VIII. ETAPAS DE IDENTIFICAÇÃO DOS GENES; IX. O RASCUNHO DO GENOMA HUMANO; X. A IMPORTÂNCIA DAS PROTEÍNAS; XI. O PROCESSO DE ANÁLISE DAS PROTEÍNAS; XII. O FUNCIONAMENTO E OS CIENTISTAS DO PROJETO GENOMA HUMANO;XIII. ASPECTOS ÉTICOS DO PROJETO GENOMA HUMANO; XIV. CONCLUSÕES; XV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

I. INTRODUÇÃO:

Cientistas de diversos países decidiram iniciar, em 1990, um projeto ambicioso: identificar todo o código genético contido nas células humanas (cerca de três bilhões de caracteres). O objetivo principal é compreender melhor o funcionamento da vida e, conseqüentemente, a forma mais eficaz de curar as doenças que nos ameaçam.

Este trabalho, escrito pelo acadêmico de Fisioterapia Daniel Nogueira Gonçalves Alfredo, traça um panorama do projeto batizado com o nome de “PROJETO DO GENOMA HUMANO” (PGH), cuja finalidade principal é identificar e conhecer todos os genes do organismo humano.

A primeira fase do Projeto Genoma humano foi concluída em Junho de 2000, quando um rascunho do mapeamento genético do homem, foi apresentado ao mundo. Resta agora, concluir consolidar esse rascunho, transformando-o em um mapeamento final, quando então começará o trabalho de mapeamento e identificação da cadeia de proteínas existente no homem.

É um projeto ambicioso do qual participam diversos países, membros do Consórcio Público Genoma Internacional além da iniciativa privada, representada pela empresa americana Celera Genomics, favorável ao patenteamento dos genes descobertos. É um trabalho para muitas décadas, que abre novas perspectivas para a medicina, mas cujos benefícios só serão conhecidos pelos filhos de nossos filhos.

Para facilitar a leitura e a imediata assimilação do conteúdo, este trabalho foi montado na seqüência lógica dos eventos que ocorreram ao longo do Projeto do Genoma humano; também foi adicionado um Dicionário dos Termos Técnicos utilizados no Projeto, de modo a proporcionar o entendimento da linguagem apresentada.

II. DICIONÁRIO DE TERMOS TÉCNICOS UTILIZADOS NO PROJETO DO GENOMA HUMANO:

PROJETO DO GENOMA HUMANO (PGH): Projeto internacional do qual participam vários países e cuja principal finalidade é fazer o mapeamento genético do homem; o projeto é liderado pelos Estados unidos e pela Grã-Bretanha;

CONSÓRCIO PÚBLICO DO PROJETO GENOMA HUMANO: Consórcio público internacional formado por diversos países, com o objetivo de tornar público o conhecimento genético humano;

CELERA GENOMICS: Empresa privada norte-americana, cujo proprietário é o médico Graig Venter, favorável ao processo de patentes dos genes descobertos;

RASCUNHO DO GENOMA: Fase inicial do Projeto, concluída em 26 de Junho de 2001, quando foi concluído o mapeamento inicial (rascunho), de cerca de 80% dos genes presentes no organismo humano;

GENOMA: É todo o DNA presente no organismo, incluindo os genes. Pode-se comparar o genoma humano com uma grande enciclopédia de 23 volumes: cada cromossomo seria um capítulo e cada gene, um verbete. A seqüência do genoma traz todas as letras da enciclopédia, mas não a sua pontuação;

DNA: Essa sigla significa “Ácido Desoxirribonucléico”, que está presente em todo o organismo e determina as características físicas como altura, cor da pele, e predisposição para algumas doenças, como o câncer; o DNA é uma grande molécula que carrega todas as informações, através de um código, para a formação do ser humano.

O código utiliza quatro letras que correspondem aos componentes químicos (as bases do DNA: C, G, T e A). Quando uma seqüência deste código é corrompida, podem surgir as doenças;

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DNA MITOCONDRIAL: Esse tipo de DNA é herdado por via materna e fica fora do núcleo celular, nas mitocôndrias, que são estruturas que funcionam como usinas de energia para as células; como a taxa de mutação do DNA mitocondrial é bem conhecida, os cientistas podem usa-lo para acompanhar a dispersão de grupos populacionais;

DNA LIXO: É um DNA sem genes, porém não é imprestável como se imaginava;

GENE: É a unidade física que compõe o DNA, responsável pelas características de cada pessoa, transmitidas de geração a geração. Os genes carregam as informações que permitirão fabricar todas as proteínas necessárias para o funcionamento do organismo humano;

PROTEÍNAS: Elementos que determinam, entre outras coisas, como o organismo aparenta estar, como é o metabolismo dos alimentos no corpo e como ele se defende de infecções. A função que casa proteína desempenha está relacionada com a sua forma, o que depende das seqüências de nucleotídeos (unidades que constituem o DNA) dos genes. O erro nas seqüências de nucleotídeos pode causar doenças;

NUCLEOTÍDEOS OU BASES DO DNA: O DNA é composto por quatro bases químicas ou nucleotídeos: A, C, G e T. cada pessoa tem cerca de 3 bilhões de pares de bases;

CROMOSSOMOS: Unidades compostas por genes, responsáveis por guardar, transmitir e identificar cada informação dos genes. Toda célula contém 46 cromossomos;

CÉLULA: É a menor unidade funcional do organismo humano e também a principal unidade. O corpo humano tem cerca de 100 trilhões de células, a maioria delas com menos de um décimo de milímetro. O núcleo de cada célula tem duas cópias go genoma humano, totalizando 23 pares de cromossomos (as exceções são as células sexuais), que só têm a metade, e as hemácias, que não tem nenhum.

Cada conjunto de cromossomos dentro das células humanas abriga cem mil genes e cada cromossomo contém uma longa molécula de DNA;

CÉLULAS TRONCO: São células indiferenciadas que podem se transformar em célula de qualquer parte do corpo.

TERAPIA GENÉTICA: Os genes começam a ser usados como remédios para doenças antes incuráveis. Os geneticistas já testam tratamentos contra males cardíacos e câncer;

DIAGNÓSTICO PRECISO: Exames simples podem detectar propensão a doenças, como o mal de Alzheimer;

REMÉDIOS SOB MEDIDA: Medicamentos que poderão ser personalizados para evitar efeitos colaterais;

BIOINFORMÁTICA: É ciência que transforma a informação escrita nas quatro letras (bases químicas) do DNA numa linguagem que pode ser compreendida pelos cientistas. Com os programas criados para decifrar DNA é possível não só identificar os genes, como descobrir sua função e possível aplicação em estudos médicos. Essa nova ciência é vista como o mais promissor caminho para o desenvolvimento de remédios mais baratos, eficientes e com menos efeitos colaterais. Uma das armas da bioinformática para descobrir a função de um gene recém-isolado é buscar seqüências já decifradas em genomas de outras espécies;

REALIDADE VIRTUAL: É o sistema que permite criar no computador a ilusão de um ambiente ou objeto em três dimensões, com o qual o usuário pode interagir em tempo real;

GENETERAPIA: A Geneterapia consiste na substituição de genes alterados por genes normais. Outra possibilidade é a implantação de cópias de genes ausentes. O papel dos genes é dar ordens químicas às células, controlando o funcionamento do organismo. Quando um gene não funciona, surgem as doenças;

SISTEMA IMUNOLÓGICO: É o conjunto de órgãos que conta com células superespecializadas e um sistema circulatório separado dos vasos sanguíneos para debelar infecções e células anormais. No caso das doenças auto-imunes, as células normais do organismo são atacadas como se fossem invasores;

SEQUENCIAMENTO: Processo de identificação dos genes. Cada gene é formado por combinações de bases representadas por letras;

BASES: Cada um dos quatro componentes químicos (citosina, adenina, guanina e timina, representadas pelas letras C, A, G e T) que formam os genes;

DST: Sigla cujo significado é “Doenças sexualmente transmissíveis”;

AIDS: Sigla em inglês, que em português significa “Síndrome da imunodeficiência adquirida”. A doença é transmitida por contato sexual ou sanguíneo com alguém que tenha no organismo o vírus HIV-1 e HIV-2. O período de incubação da doença é de sete a quatorze anos. A doença também pode ser transmitida por meio de seringas sujas, utilizadas por pessoas viciadas em agentes químicos;

HPV: Sigla em inglês para Human papillomavirus. É um microorganismo e a doença sexualmente transmissível mais comum em todos os países; existem 80 tipos diferentes de HPV. Quase todos são benignos, inclusive os responsáveis por infecções comuns da pele, a exemplo das verrugas na palma das mãos ou na planta dos pés. Um dos subtipos de maior risco é o HPV-16, que torna o tecido cancerígeno;

CLONAGEM: Como as cadeias de DNA são muito grandes, o primeiro passo é corta-las em partes menores (com cerca de 150 mil pares de bases cada). Em seguida, os pedaços são clonados, utilizando-se bactérias;

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ORDENAÇÃO: É a colocação das letras de um gen na ordem certa. Somente nessa fase, os cientistas podem “ler” o gene - na verdade uma palavra química. Nessa fase também é feito o mapeamento, isto é, se identifica o lugar de cada gene dentro de um cromossomo;

NANOTUBOS: São estruturas de escala molecular (medidas em milionésimos de milímetro) compostas por um encadeamento específico de átomos de carbono, formando hexágonos e pentágonos; esse formato foi descoberto em 1985, em moléculas apelidadas de “buckly balls”;

ANEMIA FALCIFORME: Anemia de caráter genético na qual as células vermelhas do sangue do doente em determinadas condições assumem formas semelhantes a uma foice;

INSULINA: É o hormônio produzido pelo pâncreas que ajuda a controlar a taxa de açúcar no sangue. O pâncreas de um diabético não produz insulina e, por isso ele deve recebe-la por meio injetável;

NEUROTRANSMISSORES: São substâncias responsáveis pela comunicação entre as células do cérebro; existem no cérebro dois tipos de neurotransmissores: a Serotonina, substância cujos distúrbios são associados à depressão e ao pânico. O outro elemento neurotransmissor é a Dopamina, elemento associado à sensação de prazer.

III. O INÍCIO DE TUDO:

Há cerca de trinta anos foi descoberta uma técnica nos Estados Unidos que possibilitava o isolamento e a caracterização de segmentos do genótipo. Excetuando-se as enormes possibilidades científicas, essa invenção criou as bases de uma florescente indústria de biotecnologia.

Em 1985 comprovou-se por um lado, que o câncer era uma doença genética. Por outro lado, tornaram-se também claras as limitações das possibilidades de então. Naquela época, os genes cancerosos tinham sido descobertos em vírus cancerígenos. O número deles, todavia, comprovou ser limitado; por isso, o virólogo norte-americano Renato Dulbecco chegou à conclusão de que quem quisesse realmente encontrar todos os genes do câncer não os deveria procurar apenas nos recursos de vírus, mas no próprio genótipo de organismos afetados pelo câncer. E dado que se tratava do câncer humano, escreveu ele naquela época, teria que ser o genoma humano. Muitos riram desta sugestão, todavia a pressão econômica promoveu o desenvolvimento técnico.

IV. O PROJETO GENOMA HUMANO:

Cientistas de diversos países decidiram iniciar, em 1990, um projeto ambicioso: identificar todo o código genético contido nas células humanas (cerca de três bilhões de caracteres). O objetivo principal é compreender melhor o funcionamento da vida e, conseqüentemente, a forma mais eficaz de curar as doenças que nos ameaçam.

Como é esse código que define tudo o que somos, desde a cor do cabelo até o tamanho dos pés, o trabalho com amostras genéticas colhidas em várias partes do mundo está ajudando também a entender as diferenças entre as etnias humanas. Chamado de Projeto Genoma Humano, desde o seu início ele não parou de produzir novidades científicas. A mais importante delas é a confirmação genética de que o homem surgiu realmente na África e se espalhou pelo resto do planeta. A pesquisa contribuiu também para derrubar velhas teorias sobre a superioridade racial. São informações que estão sendo traduzidas e ampliadas com o trabalho dos cientistas.

O Projeto Genoma Humano (PGH) propõe-se identificar e sequenciar até o ano de 2003 os 60 mil - 70 mil genes responsáveis por nossas características normais e patológicas. Trata-se de um objetivo extremamente ambicioso - já que até o final de 1998 menos que 10% dos genes humanos haviam sido seqüenciados - e que certamente irá revolucionar a medicina.

V. UMA BREVE HISTÓRIA DA GENÉTICA:

Para melhor compreendermos o que é o Projeto Genoma, torna-se necessário conhecer com mais detalhes o que é o Código Genético, cujo desenvolvimento deu-se através da história da Genética, dentro da seguinte seqüência:

Em 1865 Gregor Mendel descobre as leis da hereditariedade a partir de um estudo com ervilhas. Seu estudo foi ignorado por 34 anos;

Em 1900 houve a redescoberta dos princípios da hereditariedade;

Em 1902 foi descoberta a conexão entre cromossomos e hereditariedade;

Em 1944 ficou provado que o DNA carrega o material hereditário;

Em 1953, James Watson e Francis Crick anunciam a descoberta do modelo da estrutura do DNA;

Em 1966 Marshall Nirenberg, H. Gobind Khorana e outros decifram o código genético, no qual o RNA mensageiro determina a produção de aminoácidos (componentes das proteínas);

Em 1973 começa a era da engenharia genética, quando Stanley Cohen e Herbet Boyer transferem um gene pela primeira vez. Eles inseriram um gene de sapo africano no DNA de uma bactéria;

Em 1976 foi fundada nos Estados Unidos a Genentech, a primeira empresa de engenharia genética;

Em 1983 começou a produção das primeiras plantas (tabaco) e animais (camundongos transgênicos); começa a caçada a genes associados a doenças genéticas, como a doença de Huntington e a fibrose cística;

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Em 1984 foi criado o primeiro teste de identificação genética (DNA fingerprinting);

Em 1985 foram realizadas as primeiras reuniões para sequenciar todo o genoma humano;

Em 1986 o PROJETO GENOMA HUMANO é anunciado; sua meta é sequenciar todo o genoma e obter um catálogo completo de cada gene;

Em 1989 foram desenvolvidas as primeiras plantas transgênicas que produzem proteínas contras às doenças humanas;

Em 1990 foi feito o lançamento formal do PROJETO GENOMA HUMANO, que recebeu uma verba de US$ 3 bilhões, a ser gasta em 15 anos; realizado o primeiro procedimento de uma terapia genética. O paciente era uma menina de 4 anos com uma grave deficiência imunológica. A menina Ashanti Silva está viva e livre de parte dos sintomas da doença;

Em 1995 foi decifrado o primeiro genoma de um ser vivo, o da bactéria Haemophilus influenzae, causadora de meningite e infecções no ouvido. Nasce a primeira ovelha transgênica (Tracy), que produz leite com proteína;

Em 1998 foi concluído o primeiro genoma de um organismo multicelular, o verme Caenorhabditis elegans; o PROJETO GENOMA HUMANO antecipa sua conclusão para 2003. Craig Venter funda a Celera e diz que vai concluir o genoma do homem em 2001;

Em 1999 foi decifrado o primeiro cromossomo humano, o nº 22;

No mês de Abril de 2000, a Celera anuncia ter concluído 90% do sequenciamento do genoma;

Em Junho o PROJETO GENOMA HUMANO e a Celera apresentam seus rascunhos com 97% do genoma.

Durante os cinco milhões de anos, desde que nós, hominídeos, nos separamos de nossos primos macacos, o nosso DNA evoluiu menos de 2%, mas agora poderemos usar a engenharia genética para alterar parte desse DNA de forma a curar doenças como a fibrose cística ou a distrofia muscular.

Assim como o século XX foi o período áureo da física, o século XXI será o da biotecnologia, mais precisamente da biologia molecular, graças em grande parte ao desenvolvimento da informática, pois, sem a capacidade dos equipamentos de processamento de dados atualmente disponíveis, seria impossível lidar com a grande quantidade de informações contidas nos seres vivos. Só o genoma humano, que não é dos maiores, possui mais de três bilhões de “letras” do pequeno alfabeto genético - A, T, C e G, equivalentes às moléculas de Adenina, Timina, Citosina e Guanina, que formam o nosso DNA.

O Genoma humano, que reúne todos os nossos genes, é formado por 23 pares de cromossomos. Desses, 22 pares são numerados pelos biólogos numa ordem seqüencial de tamanho, do mais largo (número um) até o menor (número 22). O par restante é o sexual: dois grandes cromossomos - um para a mulher, e um X e um pequeno Y para o homem.

O corpo humano tem aproximadamente 100 trilhões de células, a maioria com menos de um décimo de milímetro. Dentro de cada célula há uma pequena esfera chamada “núcleo”; dentro desse núcleo há dois conjuntos completos do genoma humano. Um vem da mãe e o outro do pai, que se juntam na hora da concepção. Em princípio, cada um desses conjuntos tem os cerca de 140 genes dos mesmos 23 cromossomos.

Nesse livro estariam contidas um bilhão de palavras. O que o faria ter o tamanho equivalente a 800 Bíblias. Se esse livro fosse declamado em prosa e verso, consumiria quase um século de leitura. Para escrever uma obra, a natureza usa um alfabeto de apenas quatro letras:

A, de Adenina;

C, de Citosina;

G, de Guanina;

T, de Timina.

Em vez de ser escrito em páginas planas, suas palavras estão presa a uma longa cadeia espiralada de açúcar e fosfato, chamada de molécula de DNA; cada cromossomo é um longo par de moléculas de DNA. Se pudesse ser esticado, esse cromossomo mediria quase dois metros.

Quando os genes se reproduzem podem acontecer erros ou falhas. É aí que mora o perigo. Uma letra pode se perder ou ser incluída de forma errada na seqüência genética. Todo um parágrafo ou sentença pode se duplicar erroneamente ou ser omitido. É a isso que se chama “mutação” - que em muitos casos pode levar a casos de câncer, distrofia, má formação de órgãos, etc. Nem todas as mutações, porém, são maléficas. Os seres humanos costumam colecionar cerca de 100 mutações a cada geração, sem que isso signifique problemas para a saúde.

VI. O FUNCIONAMENTO DO CÓDIGO GENÉTICO:

O código genético contém as instruções para criar um ser humano. Atualmente, já está pronto o rascunho do genoma. O código genético com uma sequenciação funcional, conforme descrito a seguir:

CORPO: É o DNA (a molécula do código genético) que determina a função de cada uma das cerca de cem trilhões de células humanas, formando sangue, pele, ossos e todos os outros tecidos humanos;

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CÉLULAS: Cada célula tem 46 cromossomos (a exceção são as células sexuais que só têm 23 e as hemácias, que não têm nenhum), com todas as informações necessárias para formar um ser humano;

CROMOSSOMOS: Os cromossomos são pacotes de DNA dentro do núcleo das células. Uma pessoa herda 23 cromossomos do pai e outros 23 da mãe;

GENES: Os genes são pedaços (seqüências) de DNA. Cada gene tem instruções para a produção de uma proteína.

DNA: A molécula do DNA é formada por quatro bases químicas: adenina, guanina, citosina e timina; essas bases se ligam - adenina (A) sempre com timina (T) e guanina (G) com citosina (C). O genoma inteiro tem três bilhões de pares de bases. Cada célula humana contém aproximadamente dois metros de DNA.

VII. O MAPEAMENTO GENÉTICO:

Um dos principais objetivos do Projeto Genoma é fazer o mapeamento genético do ser humano, sendo o primeiro passo para conhecer a função de cada gene no organismo.

Mapear o genoma (código genético) significa registrar a posição dos genes nos cromossomos. Seqüênciá-lo é a etapa seguinte; descobrir a ordem de substâncias (as chamadas bases de nucleotídeos) existentes em cada gene - isso é feito com aparelhos conhecidos como seqüenciadores de DNA.

O DNA é como uma grande coleção de enciclopédias, os cromossomos como os volumes, os genes como as páginas e as bases de nucleotídeos como as letras. Uma vez terminado o mapeamento, será possível ir direto ao alvo e sequenciar os genes de uma doença específica.

Também se tornariam viáveis as terapias genéticas, nas quais genes defeituosos seriam substituídos por outros normais, em larga escala.

Os genes são os depositários e transmissores de todas as características gerais e individuais da espécie humana.

São eles que determinam a cor dos olhos, o tamanho do nariz e todas as demais características; defeitos neles predispõem a uma série de doenças, entre elas certos tipos de câncer, diabetes hipertensão. Até agora, já foram catalogadas mais de seis mil doenças de origem genética.

O DNA (ácido desoxirribonucléico), que existe dentro de cada célula, é composto de cem mil genes. Cada gene é feito da combinação de 30 mil bases de nucleotídeos, que podem ser de quatro tipos: adenina, timina, citosina e guanina. O genoma inteiro tem três bilhões de bases. Um defeito numa delas pode originar uma doença. Cada gene codifica uma proteína, indispensável para o funcionamento do organismo. O DNA dita as funções dentro do corpo, que são executadas pelas proteínas.

VIII. ETAPAS DE IDENTIFICAÇÃO DOS GENES:

A identificação genética passa por quatro etapas seqüenciais distintas:

CLONAGEM: Como as cadeias de DNA são muito grandes, o primeiro passo é cortá-las em partes menores (com cerca de 150 mil pares de bases cada). Em seguida, os pedaços são clonados utilizando-se bactérias;

SEQUENCIAMENTO: É a identificação das letras (bases) químicas que compõem cada gene humano. Existem quatro bases representadas por letras: A (adenina), T (timina), C (citosina) e G (guanina). A sempre se liga a T e C a G. O DNA tem três bilhões de bases;

ORDENAÇÃO: É a colocação das letras de um gene na ordem certa. Somente nessa fase, os cientistas podem “ler”o gene - na verdade, uma palavra química. Nessa fase também é feito o mapeamento, isto é, se identifica o lugar de cada gene dentro de um cromossomo;

IDENTIFICAÇÃO: É a última etapa da decifração do DNA. Nela, os genes e suas funções serão totalmente identificadas.

IX. O RASCUNHO DO GENOMA HUMANO:

No dia 26 de Junho de 2000, após 10 anos de trabalho, os cientistas do Consórcio público internacional Projeto Genoma Humano e da empresa americana Celera, anunciaram a identificação de 97% dos genes presentes no DNA do homem.

Divulgadas simultaneamente nos Estados Unidos e em Londres pelo ex-presidente Bill Clinton e pelo primeiro-ministro Tony Blair, as informações estão disponíveis na Internet e devem deflagrar uma revolução na medicina.

O rascunho do genoma humano foi produzido por grupos rivais há até pouco tempo, o Projeto Genoma Humano (consórcio público internacional liderado pelos Estados Unidos e Grã-Bretanha) e a empresa americana Celera, do geneticista Craig Venter.

Os líderes do consórcio público, o americano Francis Collins e seu colega inglês John Sulston apresentaram um trabalho acima das expectativas: 85% das informações genéticas foram postas na ordem certa. Porém, apenas 24% do Genoma humano estão no que os cientistas chamam de padrão “ouro”, isto é, completamente fiel à natureza.

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As informações apresentadas no rascunho do Genoma humano levarão anos até serem completamente decifradas. Ninguém deve esperar descobrir imediatamente, porque os genes tornam os olhos de uma pessoa castanhos. O câncer continua a ser um grande inimigo. O ser humano não é apenas uma coleção de genes, mas eles são a matéria-prima.

Atualmente, tudo o que se pode fazer com as falhas detectadas nos testes é aprender a conviver com elas. No futuro, será possível corrigi-las através da terapia genética. Nesse tipo de tratamento, o remédio a ser utilizado, será uma versão correta do gene que, no paciente, apresenta um defeito. Terapias genéticas já estão sendo testadas em pessoas; remédios comuns também poderão passar por transformações, modificados para atender melhor às necessidades de cada paciente. Para os cientistas envolvidos no sequenciamento dos genes humanos, se ao menos a metade das expectativas geradas em torno das novas informações se concretizar, o esforço já terá valido a pena e transformado para sempre o modo de lidar com as doenças.

X. A IMPORTÂNCIA DAS PROTEÍNAS:

Quando o rascunho do Genoma humano foi anunciado, os cientistas já estavam envolvidos num trabalho ainda mais gigantesco; com um arsenal de técnicas e estratégias que em alguns casos incluem até viagens espaciais, os pesquisadores estão agora se dedicando a PROTEÔMICA, nova área da ciência cuja meta soa quase impossível: identificar e analisar as proteínas determinadas pelo DNA.

São milhares de proteínas - constituintes básicos de qualquer ser vivo - que interagem a todo momento. O resultado é uma sopa química com milhares de ingredientes; alguns dos elementos já estudados podem levar a novos remédios contra algumas doenças.

É na PROTEÔMICA que estão depositadas as esperanças para o desenvolvimento de medicamentos de grande eficiência e terapias para doenças consideradas incuráveis.

A complexidade do estudo das proteínas faz o desafio de decifrar as três bilhões de bases do DNA humano parecer pequeno.

Primeiro porque não basta apenas descobrir a composição química. Para as proteínas, forma é fundamental. Diferenças na estrutura levam a diferenças na função de proteínas com a mesma composição química. As proteínas precisam ser cristalizadas par que possam ter sua estrutura revelada, num processo até agora caro e demorado.

Na verdade, o DNA e os genes nele contidos mostram apenas o início da história de um ser vivo. Feitas sob instrução do código genético, as proteínas compõem as células, orquestram a formação de órgãos e membros e trocam mensagens para que o homem possa pensar. Em nível molecular, o pensamento humano, por exemplo, é uma conversa de proteínas.

Os cientistas estimam que as proteínas humanas fazem cerca de 50 bilhões de combinações, relacionadas a absolutamente tudo, da multiplicação das células de um embrião à visão e ao raciocínio. O surgimento de doenças é resultado da combinação de proteínas. Para que alguém manifeste sintomas do mal de Chagas ou da Aids, por exemplo, é necessário que as proteínas do homem e dos micro-organismos interajam.

As doenças genéticas são produto de falhas em proteínas; uma das proteínas em estudo no Brasil, pela equipe da Universidade Federal de São Carlos, está ligada à síndrome de Down. A proteína DSCR-1 é uma das primeiras associadas ao problema; estuda-la, porém, não tem sido fácil, pois, é muito difícil reproduzir o que acontece nas células humanas.

XI. O PROCESSO DE ANÁLISE DAS PROTEÍNAS:

Os cientistas produzem imagens trimendimensionais de proteínas a partir da criação de cristais e modelagem computacional. O conhecimento de forma das proteínas facilita o desenvolvimento de medicamentos e dá pistas sobre a função de milhares de genes.

O processo de análise das proteínas é feito e seqüenciado em quatro fases distintas:

REPLICAÇÃO DE UMA PROTEÍNA: Um gene que determina a produção da proteína com a qual se quer trabalhar é inserido no DNA de uma bactéria. A bactéria incorpora o gene e produz a proteína desejada pelos cientistas;

CRISTALIZAÇÃO DE PROTEÍNA: As proteínas são misturadas a diferentes solventes para que precipitem e formem cristais;

ANÁLISE DOS CRISTAIS COM RAIOS-X: Os cientistas usam raios X para estudar a forma das proteínas. Os raios-X mudam de direção ao atravessar os cristais, formando padrões específicos;

IMAGENS DE PROTEÍNAS: Um modelo de proteínas é produzido a partir dos padrões revelados pelos raios-x; o modelo mostra como funciona a proteína.

XII. O FUNCIONAMENTO E OS CIENTISTAS DO PROJETO GENOMA HUMANO:

O Projeto Genoma Humano não poderia existir sem uma ciência criada recentemente: a BIOINFORMÁTICA. Ela torna os computadores peças fundamentais no processo de conhecimento do Genoma. No laboratório, o trabalho de seqüenciadores automáticos de DNA, aparelhos que identificam um pedaço do Genoma com 30 mil bases de nucleotídeos num mês.

Os computadores são fundamentais, também, para a troca de informações entre os cientistas que participam do projeto; os registros sobre os últimos avanços são centralizados em dois bancos de dados principais: o do Gene Bank em Washington, nos Estados Unidos, e o do Laboratório de Biologia Molecular Europeu, em Heidelberg, na Alemanha. O da instituição americana distribui, todas as noites, os dados para os centros cadastrados.

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O processo evita que dois pesquisadores trabalhem num determinado pedaço do DNA ao mesmo tempo e permite que os cientistas entrem em contato com colegas envolvidos no projeto em outros países.

O Projeto Genoma Humano conta com a participação de cientistas de diversos países, dentre os quais, merecem destaque:

O químico Doron Lancet, do Instituto Weizmann em Israel;

O geneticista brasileiro Sérgio Danilo Pena, professor da Universidade Federal de Minas Gerais; é o representante brasileiro no Projeto Genoma humano;

O cientista sueco Svante Paabo, do Instituto Max Plank de Antropologia Evolutiva, na Alemanha;

O médico Craig Venter, dono da empresa Celera nos Estados Unidos; criou a Celera em 1998 e obteve em um ano, dados que o Projeto Genoma levou uma década para acumular;

O médico Francis Collins, Diretor do Instituto Nacional de Pesquisas do Genoma humano dos Estados Unidos; ele é o responsável pela coordenação do Projeto Internacional Público lançado na década de 90, com o objetivo de decifrar o código genético do homem - o Projeto Genoma Humano. O Dr. Francis Collins é um ardoroso defensor do livre acesso aos dados sobre o Genoma humano e diz que patentes de genes podem dificultar a revolução na medicina, a partir desses conhecimentos;

O médico John Sulston é o chefe do Projeto Genoma humano na Grã-Bretanha; dedicou 30 anos de pesquisas a um verme - o estudo do C.elegans - que em 1998, tornou-se o primeiro animal a ter o Genoma decifrado.

Desde 1992, O Dr. John Sulston é o Diretor do Centro Sanger, em Cambridgeshire, que coordena uma rede de laboratórios que sequenciou 30% dos genes incluídos no rascunho do Genoma; ele condenou o uso do Genoma para fins comerciais e é contra o processo de patentear os genes.

XIII. ASPECTOS ÉTICOS DO PROJETO GENOMA HUMANO:

A decodificação do genoma humano proporcionará um grande fluxo de conhecimentos sobre a origem e o futuro da espécie humana. Através do sequenciamento genético, ganharemos maiores esclarecimentos na nossa posição quanto à evolução biológica e cultural; além disso, aprofundar-se-á o entendimento da evolução e da maneira de funcionamento do corpo humano.

Por outro lado, as implicações éticas, legais e sociais dos conhecimentos gerados pelo Projeto Genoma Humano, em relação a características normais e patológicas, bem como a integração destes na clínica médica têm sido amplamente discutidos no ambiente científico.

Discute-se os prós e os contras de se ter bancos de dados de DNA (fingerprint ou impressões genéticas) da população. Seria isso um benefício ou uma ameaça? Um dos maiores temores é a criação de uma classe de parias genéticos, formada por pessoas portadoras de mutações genéticas associadas a doenças. Essas pessoas podem enfrentar risco de desemprego e discriminação por parte das seguradoras e planos de saúde. Na Inglaterra, onde já existe um banco de DNA com mais de 300 mil amostras, seus defensores argumentam que ele é muito importante para identificar criminosos ou infratores da lei. Mas quais seriam as possíveis implicações do uso negativo dessas informações, por exemplo, em testes de paternidade?

O diagnóstico da herança genética é importante para o futuro de cada indivíduo pro causa de sua previsibilidade - que, aliás, na maioria das vezes é muito limitada. Um tema muito explosivo é o aumento do número de testes genéticos pré-natais, enquanto não houver recursos tecnológicos que assegurem a sua eficácia, ou seja, atualmente se houver uma detecção genética de má formação congênita, a única “terapia efetiva” é o aborto. Outra questão muito atual são os diagnósticos que podem ser feitos antes da gravidez, em embriões e na geração artificial, se eles conduzem à seleção de indivíduos normais ou anormais. Para esclarecer esta questão, a título de exemplo, descrevemos os dois tipos básicos de exames de DNA, atualmente disponíveis para avaliar riscos de doenças. Os primeiros identificam mutações genéticas associadas à maior probabilidade de contrair uma doença, mas seu resultado não é taxativo. O fato de uma mulher ter mutações no gene BRCA1 não significa necessariamente que desenvolverá câncer de mama. O teste diz apenas que o risco é maior; a mulher pode, inclusive, não ter a doença. Essa forma de exame é útil na prevenção, pois permite que cuidados para evitar uma determinada doença sejam tomados.

O outro tipo de teste detecta alterações associadas a doenças hereditárias causadas por problemas em um só gene. Esse é o caso, por exemplo, do gene da Coréia de Huntington. Pessoas com mutações no gene desenvolvem o mal.

Para prevenir o mau uso dos conhecimentos adquiridos através do Projeto Genoma Humano, a Grã-bretanha, que partilha com os Estados Unidos a liderança do Projeto Genoma Humano, encarregou uma comissão de investigar o mau uso de informações sobre o código genético do homem. Cientistas do governo, entre eles o Dr. John Sulston, que dirige o Sanger Centre (laboratório que sequenciou o Genoma humano na Inglaterra), vão identificar riscos de discriminação e preconceitos, além de possíveis violações contra os seres humanos.

A comissão também está analisando o direito de patentear genes humanos; o Dr. John Sulston também tem sido um dos maiores críticos contra as empresas que pretendem explorar comercialmente as informações que começam a ser reveladas.

- Temos nas mãos a chance de construir um mundo melhor. Se tivermos em mente a defesa dos valores democráticos e dos direitos humanos, tudo correrá bem. Por isso, não podemos permitir que os genes, que são ingredientes básicos da vida e patrimônio da humanidade, sejam vendidos como mercadorias - afirmou o Dr. John Sulston.

Aliás, a idéia da criação de seres humanos com determinadas características genéticas, é anterior à era do Projeto Genoma Humano. O livro “O admirável mundo novo” escrito por Aldous Huxley, publicado no início de 1932, narra uma história de um mundo utópico,

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em que tudo é limpo, tudo funciona e a abundância funciona. Nesse ambiente, os seres humanos seriam todos gerados em laboratórios, com caracteres genéticos pré-determinados.

Como livro de ficção científica, fantasia temporal ou ficção especulativa ou de hipóteses, “O Admirável Mundo Novo” está entre as maiores demonstrações literárias das distopias, isto é, das utopias negativistas. Possivelmente até o nascimento da ovelha Dolly, nenhuma obra de ficção científica o superou.

XIV: CONCLUSÕES:

A Conclusão da primeira etapa de decodificação do Genoma humano pode ser comparada ao trabalho de cartógrafos numa enorme cidade desconhecida. O rascunho do mapa, cerca de 98% das informações para se achar o caminho está pronto. Porém, o fato de conhecermos o código de um gene não significa que sabemos qual proteína ele produz e como ela interage com outras substâncias para fazer o corpo funcionar; apenas uma parte do Genoma é formada por genes, seqüências de DNA que sintetizam proteínas.

Ainda estamos no início do trabalho, mas, as perspectivas que se abrem para o ser humano, são potencialmente infinitas. Dentro de alguns anos quando as pesquisas tiverem sido concluídas, quando forem conhecidas todas as proteínas, novas possibilidades de cura para doenças até hoje sem prevenção, se tornarão realidade, como por exemplo, os tipos de vacinas gênicas, ou vacinas de DNA. As terapias genéticas estarão disponíveis em larga escala.

Os pesquisadores divergem quanto ao número de genes presentes na espécie humana. Dois estudos publicados pela revista “Nature Genetics” concluem que o número correto deve ficar em torno de 30 mil a 34 mil genes; outra pesquisa apresenta 12o mil como sendo o total dos genes humanos.

Um outro problema a ser resolvido, consiste na identificação do “DNA lixo”, que não tem genes, mas, não é imprestável como se imaginava. O DNA lixo pode ter um importante papel na evolução e na proteção natural contra mutações prejudiciais. O DNA lixo, que corresponde a impressionantes 98% de todo o DNA, deverá receber um nome mais técnico.

Identificar os genes será uma tarefa árdua e mais complexa do eu foi decifrar o próprio Genoma humano. A principal razão está no fator tecnológico, ou seja, na ausência dos computadores que foram utilizados até agora.

As poderosas máquinas da Celera Genomics e do Consórcio Internacional do Genoma humano, ordenaram as seqüências de letras e as estocaram num banco de dados, mas são incapazes de apontar em quais regiões da fita de DNA estão os genes.

O trabalho feito no Projeto Genoma humano é importante porque a ação dos genes faz mais sentido quando contextualiza. Quando se olha apenas um gene, é como examinar uma foto. A seqüência completa dos genes permite que sejam examinados como num filme de ação; as diferenças são notáveis e permitirão aumentar a velocidade com que doenças e disfunções genéticas possam ser descobertas, avaliadas e curadas.

No dia 14 de Abril de 2003, a conclusão do Projeto Genoma Humano foi anunciada em Washington e saudada como a concretização de um dos mais importantes feitos da História da Ciência.

O anúncio de que o sequenciamento, isto é, a identificação de todas as letras químicas que compõem o código genético do homem, havia sido concluído, foi marcado por simbolismos.

Abril foi o mês escolhido, porque no dia 25 desse mês, celebra-se o 50º aniversário da descoberta da estrutura do DNA, realizada pelo americano James Watson e o inglês Francis Click.

A conclusão foi oficialmente anunciada numa conferência em Washington e num estudo publicado na revista “Nature”, a mesma que publicou o histórico estudo de Crick e Watson; o diretor do consórcio público internacional que decifrou o Genoma Humano, o americano Francis Collins, disse que o livro com as instruções genéticas do corpo humano está completo com acurácia de 99,99%; A conclusão do Genoma foi ainda marcada por uma carta de princípios por chefes de Estado, que há meses tem estado em lados opostos por conta da guerra do Iraque.

Assinaram o documento: o presidente dos Estados Unidos, George W. Bush, o premier britânico Tony Blair, o presidente francês Jacques Chirac, o alemão Gerhard Schroeder, o primeiro-ministro chinês Wen Jiabao e o premier japonês Junichiro Koimuzi.

Em um comunicado conjunto, os líderes das seis nações que coordenaram o projeto Genoma Humano, afirmaram que o mapa “fornece a base fundamental para a compreensão de nós mesmos, a partir da qual um revolucionário progresso será feito no campo das ciências biomédicas, da saúde e do bem estar da Humanidade.

O Genoma Humano é composto de cerca de três bilhões de bases de DNA em 23 pares de cromossomos. Os genes que controlam o desenvolvimento e o envelhecimento do corpo são feitos de seqüências específicas de bases químicas. Uma pequena mudança nessas seqüências é suficiente para causar uma doença. Identificando essas alterações, os pesquisadores acreditam que poderão descobrir a causa de muitas enfermidades e desenvolver novos tratamentos. O Projeto Genoma humano é um desses raros momentos da história, em que o conhecimento dá realmente um salto, no entanto, os benefícios só serão conhecidos no tempo dos filhos de nossos filhos.

XV. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Coletânea de artigos publicados nos jornais de grande circulação: O Globo, Folha de São Paulo, Jornal do Brasil e o Estado de São Paulo;

Revistas médicas;

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Sites relacionados:www.nature.com <http://www.nature.com>www.science.mag.org <http://www.science.mag.org>www.biologo.com.br <http://www.biologo.com.br>www.dhgp.de <http://www.dhgp.de>

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