Seminário Projeto Genoma Humano - 2014
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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>
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Projeto Genoma Humano37
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Referencias
Projeto Genoma Humano38
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• 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