Cientistas de vários países começaram a desenvolver, em 1989, o Projeto Genoma Humano, patrocinado pelo Instituto Nacional de Saúde e pelo Departamento de Energia americanos. O objetivo do projeto era identificar, até o ano 2005, cada um dos aproximadamente cem mil genes e três bilhões de pares de nucleotídeos que compõem uma molécula de ADN. O Prêmio Nobel de fisiologia e medicina James D. Watson, descobridor da estrutura em hélice dupla do ADN, assumiu inicialmente a direção do projeto. No intuito de convencer seus interlocutores a concederem recursos para tal Projeto, dizia Watson: “Vejo à nossa frente um extraordinário potencial para o melhoramento humano. Podemos ter à nossa disposição a ferramenta definitiva para o conhecimento de nós mesmos ao nível molecular... A hora de agir é agora.”
O trabalho de identificação consistia no mapeamento do código genético, isto é, no registro da posição de cada um dos genes nos 23 pares de cromossomos humanos, e em seu seqüenciamento, ou determinação da ordem precisa de ocorrência dos nucleotídeos que compõem cada gene. Esperava-se encontrar informações importantes em menos de dez por cento do genoma.
Os responsáveis pelo projeto acreditavam que a descoberta da posição de cada gene, além de sua composição e função no organismo, seria a chave para o diagnóstico e a cura de muitas doenças, como câncer, obesidade, diabetes, doenças auto-imunes e hipertensão. Os críticos do projeto, no entanto, alertavam para o perigo do uso indevido das informações genéticas. Candidatos a emprego, por exemplo, poderiam ser recusados com base em testes capazes de revelar predisposição genética para certas doenças, como o alcoolismo.
2. O Conhecimento de Nós Mesmos
Após o nascimento de um ser humano, muitas inferências podem ser feitas quanto ao seu futuro. Naturalmente, o futuro será determinado pela maneira como ele vai gerenciar suas próprias atitudes, porém será grandemente influenciado pelo ambiente que o circunda. Sabe-se hoje, também, que muito do seu “destino” já está predisposto antes mesmo de seu nascimento. O genoma da criança traz codificadas no DNA dos seus 46 cromossomos as instruções que irão afetar, não apenas sua estrutura, seu tamanho, sua cor e outros atributos físicos, como também sua inteligência, sua suscetibilidade a doenças, seu tempo de vida e até aspectos de seu comportamento.
A grande meta do Projeto Genoma Humano é ler e entender estas instruções. Em outras palavras, é nada menos que a busca do completo entendimento da base genética do Homo sapiens, incluindo a base genética das doenças. De posse desse conhecimento, o objetivo seguinte é aplicar tecnologia para alterar, quando preciso, algumas das instruções, visando aperfeiçoar o ser humano e livrá-lo de doenças e outros fatores limitantes.
Uma curiosidade que pode ser observada para se ter uma dimensão do projeto é a comparação do padrão genético da pequena Escherichia coli, que contém quase 5 milhões de pares de bases químicas com o padrão do ser humano, com algo em torno de 3 bilhões. Cada gene simplesmente corresponde a uma “frase” dizendo a cada célula com ela deve reunir os aminoácidos disponíveis, transformando-os em proteínas essenciais à estrutura e à vida do ser que os possui. Decifrar o código genético é saber ler através dos 80 mil genes que compõem o DNA humano. Uma tarefa que tem se mostrado gigantesca e demorada, mesmo para os cientistas de nossa época, equipados com formidáveis computadores. Mas a célula, com sua intrínseca sabedoria, lê, entende e segue a mensagem do DNA como se isso fosse a mais trivial das tarefas.
O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células. Na maioria das células existe um núcleo, onde se encontra algo essencial: o genoma humano, uma estrutura contendo o projeto de construção e funcionamento do corpo. O genoma é encontrado no núcleo das células sob a forma de 46 filamentos enrolados em pacotes chamados cromossomos, que incluem também moléculas de proteínas associadas. Se desenrolássemos estes fios e os ligássemos em série, eles formariam um frágil cordão com cerca de 1 metro e meio de comprimento, e apenas 20 trilionésimos de largura! Este fantástico cordão que encerra o código genético é na verdade constituído por uma gigantesca molécula, conhecida como ácido desoxirribonucléico – o DNA.
A estrutura espacial do DNA, descoberta em 1953 por James Watson e Francis Crick, através de estudos de difração de raios-X, tem a forma de uma dupla hélice, a famosa “escada helicoidal”. É como se fosse uma escada flexível formada por duas cordas torcidas, ligadas por degraus muito estreitos. Cada “corda” é um arranjo linear de unidades semelhantes que se repetem, chamadas nucleotídeos, e se compõem de açúcar, fosfato e uma base nitrogenada. Existem quatro bases nitrogenadas no DNA, as quais se unem aos pares para formar os “degraus” da escada: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina(C). Um dado fundamental no mecanismo de funcionamento do DNA é o fato de que A e T se atraem mutuamente, da mesma forma que C e G. Elas obedecem rigorosamente à regra de que só podem se unir destas duas maneiras: A se liga a T e G se liga a C. Não pode existir no DNA um par de bases formado de adenina e citosina, ou de timina e guanina, por exemplo. A ordem particular em que as bases se alinham ao longo da cadeia de açúcar e fosfato é chamada seqüência nucleotídica do DNA. Essa seqüência é característica para cada organismo e encerra milhões de sinais que a célula consegue interpretar como instruções para a fabricação de proteínas, como veremos a seguir.
3. Como funciona o Código Genético
O corpo humano conta com 20 aminoácidos diferentes, que se unem em diferentes seqüências, para constituir as diferentes proteínas necessárias à sua estrutura e funcionamento. O organismo humano pode sintetizar pelo menos 80 mil diferentes proteínas.
Na linguagem química do código genético, um gene funciona como uma “sentença”, cujas letras seriam as quatro bases A, C, G e T. Cada conjunto de 3 bases (códons), na seqüência ao longo da “corda” do DNA, seriam as “palavras”, as quais sinalizam às células um determinado aminoácido a ser usado na síntese da proteína. Por exemplo, a seqüência de bases ATG codifica o aminoácido metionina. Um fragmento do DNA com a seqüência GAGATGGCA codifica uma seqüência de três aminoácidos, que são, respectivamente, ácido glutâmico, metionina e alanina. Desvendar o sequenciamento das bases dentro do DNA, para cada organismo, é desvendar o seu código genético, o “segredo” de sua formação e de seu funcionamento, pois o DNA é o “manual de instruções” usado pela célula.
4. Os Números da Genética:
· O padrão genético da espécie humana - o genoma humano – contém de 60 a 80 mil genes, cada um deles contendo instruções sobre como as células devem produzir um determinado tipo de proteína.
· Uma vez que 3 bases codificam um aminoácido, uma proteína codificada por um gene de tamanho médio (contendo 3 mil pares de bases, por exemplo), conterá mil aminoácidos.
· O número total de pares é o que geralmente determina o tamanho do genoma: o genoma humano contém aproximadamente 3 bilhões de pares; o de uma levedura, cerca de 15 milhões; e o da bactéria Escherichia coli, cerca de 4,5 milhões.
· Os cientistas calculam que a diferença entre o DNA humano e o DNA chimpanzé é de apenas 2%.
O Projeto Genoma Humano é um empreendimento internacional, iniciado formalmente em 1990 e projetado para durar 15 anos, com os seguintes objetivos:
1. Identificar e fazer o mapeamento dos 80 mil genes que se calcula existirem no DNA das células do corpo humano;
2. Determinar as seqüências dos 3 bilhões de bases químicas que compõem o DNA humano;
3. Armazenar essa informação em bancos de dados, desenvolver ferramentas eficientes para analisar esses dados e torná-los acessíveis para novas pesquisas biológicas.
Como parte deste empreendimento, paralelamente estão sendo desenvolvidos estudos com outros organismos selecionados, principalmente microorganismos, visando desenvolver tecnologia e também como auxílio ao trabalho de interpretar a complexa função genética humana. Como existe uma ordem subjacente a toda a diversidade da vida e como todos os organismos se relacionam através de semelhanças em suas seqüências de DNA, o conhecimento adquirido a partir de genomas não humanos freqüentemente leva a novas descobertas na biologia humana.
5. A Batalha do Genoma
Esse projeto que busca fazer levantamentos completos de todos os genes de um organismo são o mapa da mina, assim como a bússola nas antigas navegações. Ele é a base para se pesquisar qualquer coisa sobre um homem, uma planta, uma bactéria. Imaginada nos anos 50, quando cientistas americanos tentavam entender os efeitos da radioatividade entre as vítimas da bomba atômica, essa idéia só se tornou viável depois que a ciência aprendeu as técnicas de pesquisa genética e criou máquinas para o sequenciamento das bases químicas de um DNA – ou seja, o registro da interminável série de ácidos A, C, T e G cuja combinação vai constituir um gene. Os biólogos jamais levariam essa idéia adiante sem a ajuda de especialistas em física, engenharia e computação. “É o mais importante esforço conjunto já realizado na ciência”, define o dr. Francis Collins, diretor dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA. “Perto dele, o esforço para ir à lua parece pequeno.”
O ritmo do trabalho, que já está da metade para o fim, é frenético. A aparição, em 1998, de um projeto privado – a empresa Celera, de um competente e ambicioso biólogo, Craig Venter – prometendo fazer muito mais rápido e mais barato, sacudiu a rotina dos laboratórios oficiais e desencadeou uma dramática corrida pela glória de completar primeiro e pela obtenção de patentes dos genes realmente significativos. Cético quanto aos resultados dessa estratégia, mas percebendo os novos tempos , um dos comandantes do projeto oficial, Robert Waterston, reorganizou o trabalho e promete para maio próximo uma versão global, com 90% da missão cumprida. Ele quer tentar impedir que Venter tenha a glória de ser o primeiro a completar a missão – um feito de que a ciência se lembrará por muitas décadas – e obtenha patentes importantes.
6. O Mapeamento e Sequenciamento do Genoma
Conforme mencionado acima, o projeto tem como objetivo principal construir uma série de diagramas descritivos de cada cromossomo humano, com resoluções cada vez mais apuradas. Para isso, é necessário: dividir os cromossomos em fragmentos menores que possam ser propagados e caracterizados; e depois ordenar estes fragmentos, de forma a corresponderem a suas respectivas posições nos cromossomos (mapeamento).
Depois de completo o mapeamento, o passo seguinte é determinar a seqüência das bases de cada um dos fragmentos de DNA já ordenados. Um mapa genômico descreve a ordem dos genes ou de outros marcadores e o espaçamento entre eles, em cada cromossomo. Existem mapas de baixa resolução, como os mapas de associações genéticas, que indicam as posições relativas dos marcadores de DNA (genes e outras sequências identificáveis DNA) através de seus padrões de hereditariedade; e existem mapas físicos, que descrevem as características químicas da própria molécula de DNA. Um nível maior de resolução é obtido associando-se os genes a cromossomos específicos.
O genoma funcional: Durante esta outra fase decisiva, são utilizadas técnicas complexas, com ajuda de softwares de última geração, possibilitando o estudo da função dos genes, o modo como eles produzem as proteínas e o papel destas no organismo. Aqui abre-se o campo para especialidades como a neurofisiologia ou a geneterapia (cura pela implantação ou alteração de genes no organismo). “Até o ano de 2010, uns 20% dos medicamentos serão agentes geneterápicos”, diz o dr. Stephen Russel, da Clínica Mayo, nos EUA.
7.Que países estão participando do Projeto Genoma Humano?
Basicamente, 18 países iniciaram programas de pesquisas sobre o genoma humano. Os maiores programas desenvolvem-se na Alemanha, Austrália, Brasil, Canadá, China, Coréia, Dinamarca, Estados Unidos, frança, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia, Suécia e União Européia. Alguns países em desenvolvimento, não incluídos na relação acima, participam através de técnicas de biologia molecular de aplicação à pesquisa genética e estudos de organismos que têm interesse particular para suas regiões geográficas.
8. O Brasil Também entra na Festa
“Entramos sem ser convidados nessa festa, e vamos fazer a nossa parte”, são estas as palavras ditas com orgulho pelo professor de física da USP José Fernando Perez, descrevendo o importante salto que deu a pesquisa brasileira, dois anos atrás, quando um grupo de cientistas tramou em São Paulo o início de um projeto genoma – um trabalho que até então, só se fazia em centros mais avançados, como Nova York, Tóquio ou Paris.
A coisa andou melhor do que eles próprios imaginavam. Nesses 24 meses, com 34 laboratórios e uns 200 pesquisadores envolvidos em quatro diferentes projetos de genoma, os brasileiros surpreenderam os cientistas estrangeiros com sua rapidez e criatividade. Parodiando o nome TIGR (The International Genome Research, um grande banco de dados de sequenciamento genético), deu-se a tal rede o nome de ONSA (Organization for nucleotides Sequencing and Analysis, Organização para Análise e Sequenciamento de Nucleotídeos), cujo símbolo é uma brasileiríssima onça-pintada. Estão em andamento os sequenciamentos de genes relativos aos seguintes projetos: Genoma Humano do Câncer, Genoma Xanthomonas Citri, Genoma da cana e o Genoma Xylella, este último praticamente concluído.
9. Situação Atual do Conhecimento obtido através do Projeto Genoma
Em 1990, ao iniciar-se o Projeto Genoma, apenas 4550 dos 60-80 mil genes humanos haviam sido identificados; apenas 2% dos genes (cerca de 1500 genes) haviam sido associados a localizações específicas nos 46 cromossomos, e apenas algumas, dentre cerca de 4000 doenças genéticas existentes, haviam sido entendidas em um nível molecular.
Mapeamento genético: Mais de 7000 genes foram mapeados a cromossomos particulares. Além destes, o Banco de Dados do Projeto Genoma guarda informação sobre outros genes identificados, cuja localização nos cromossomos ainda não foi inequivocamente determinada.
10. Benefícios Potenciais do Projeto Genoma Humano
Pode-se antecipar alguns dos benefícios que o Projeto Genoma poderá trazer para humanidade, sem esquecer que alguns poderão nos surpreender. As informações detalhadas sobre o DNA e o mapeamento genético dos organismos revolucionarão as explorações biológicas que serão feitas em seguida. Na medicina, por exemplo, o conhecimento sobre como os genes contribuem para a formação de doenças que envolvem um fator genético – como o câncer, por exemplo – levarão a uma mudança da prática médica. Ênfase será dada à prevenção da doença, em vez do tratamento do doente. Novas tecnologias clínicas deverão surgir, baseadas em diagnósticos de DNA; novas terapias baseadas em novas classes de remédios; novas técnicas imunoterápicas; possível substituição de genes defeituosos através da terapia genética;
As tecnologias, os recursos biológicos e os bancos de dados gerados pela pesquisa sobre o genoma terão grande impacto nas indústrias relacionadas à biotecnologia, como a agricultura, a produção de energia, o controle do lixo, a despoluição ambiental.
11.Considerações Finais
O conhecimento da genética humana auxiliará muito o conhecimento da biologia de outros animais, uma vez que não esta não é muito diferente da biologia humana, permitindo também seu aperfeiçoamento e tornando os animais domésticos, por exemplo, mais resistentes a doenças.
Não há como negar que a euforia sobre o potencial de cura através da alteração do DNA, corrigindo os genes defeituosos, é, sem dúvida, uma revolução que dentro de alguns anos tornar-se-á uma realidade cotidiana.
Um indício que este é um caminho fabuloso são os progressos na descoberta de genes associados a doenças. A iniciativa privada tem se dedicado mais intensamente ao estudo desses genes específicos e as indústrias farmacêuticas, especialmente, disputam esse conhecimento que deverá levar ao aperfeiçoamento da medicina do próximo milênio.
Algumas patentes sobre genes descobertos para muitas doenças como Mal de Alzheimer, Hipertensão, Obesidade, Mal de Parkinson, Osteosporose, Calvície, doenças cardiovasculares, por exemplo, são o sinal de que a cura através da correção dos defeitos existentes nos genes está muito mais próxima do que se imagina.
12. Referências Bibliográficas:
· Revista Galileu – Novembro de 1999 – Artigo: Biotecnologia, O futuro chegou. Págs. 20 a 27.
· Revista Superinteressante- Número 7 – Setembro de 1999 – Segundo fascículo da coleção “O Século da Ciência”.
· Revista Veja – Edição de 3 de novembro de 1999 – Pags. 120 a 124
· Jornal O Dia – Edição do dia 5 de outubro de 1999 – Caderno Educação – Pags. 5, 6 e 7.
· Algumas informações foram obtidas “via Internet” através das palavras-chave “Biotecnologia”, “Fapesp”, “Projeto Genoma”.
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