Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

41
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

Transcript of Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Page 1: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 2: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 3: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 4: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 5: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

“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

Page 6: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 7: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 8: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Corrida Mundial pelo Genoma Humano

Projeto Genoma Humano8

Page 9: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 10: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 11: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 12: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 13: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 14: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Venter et al. Collins et al.

Corrida Mundial pelo Genoma Humano –Rascunho

Projeto Genoma Humano14

Page 15: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Mapeamento do Genoma

Representaçãodo mapeamentogenético nocromossomohumano

Projeto Genoma Humano15

Page 16: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Frederick Sanger

2 vezes premio Nobel

Desenvolveu o Método de Sanger ou “Rescisão Didesoxy”

Sequenciamento: Método Sanger

Projeto Genoma Humano16

Page 17: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• Cromossomo artificialbacteriano – BAC;

• Clonar sequencias deDNA em célulasbacterianas;

Sequenciamento

Projeto Genoma Humano17

Page 18: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Sequenciamento

• Didesoxinucleotídeos são inibidores determinação da cadeiade polimerase de ADN;

• dNTP;

• ddGTP;

• ddATP;

• ddTTP ;

• ddCTP.

Projeto Genoma Humano 18

Page 19: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

DNA Polimerase em Ação

Projeto Genoma Humano19

Page 20: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Método “Shotgun” Hierárquico

Método “Shotgun” Aleatório

Projeto Genoma Humano20

Page 21: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Sequenciamento Automatizado

Projeto Genoma Humano21

Page 22: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Sequenciamento Automatizado

Projeto Genoma Humano22

Page 23: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 24: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 25: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 26: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 27: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Aplicações na Medicina

Terapia Gênica

Testes GenéticosFarmacoge-

nomica

US$ 3 Bilhões - 2001

US$ 1 mil -2013

Projeto Genoma Humano 27

Page 28: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 29: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 30: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 31: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 32: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Autonomia

Privacidade

Qualidade Igualdade

Justiça

Debates e Bioética

Princípios básicos do

Projeto Genoma Humano

Projeto Genoma Humano32

Page 33: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 34: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Projeto Genoma Humano

Autor Desconhecido

Resultados

34

Page 35: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

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

Page 36: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

"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

Page 37: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 38: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 39: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 40: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

• 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

Page 41: Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Autor: Rafael Gonçalves Lima

Licenciando em Ciências Biológicas

Faculdade de Educação, Ciências eLetras da Região dos Inhamuns

Tauá – Ceará

Universidade Estadual do Ceará