Clonagem de organismos

A clonagem de organismos multicelulares pode ser realizada de duas maneiras:

·         Interferindo-se em processos naturais de reprodução;

·         Trabalhando-se a partir de células somáticas que normalmente não atuam nos mecanismos reprodutivos.

CLONAGEM A PARTIR DE MECANISMOS NORMAIS DE REPRODUÇÃO

No caso de plantas, o procedimento mais utilizado é a reprodução de indivíduos idênticos por reprodução assexuada.

No caso de animais, como por exemplo, os mamíferos estimulam-se em laboratório o surgimento de gêmeos monozigóticos. Para isso, selecionam-se os animais que apresentam características desejadas, faz-se a coleta de sêmen e ovócitos e promove-se a fecundação no próprio laboratório.

Assim que o zigoto se forma e que as primeiras divisões celulares se iniciam, as células originadas são separadas artificialmente e implantadas em fêmeas (mães de aluguel), onde de completa o desenvolvimento embrionário.

Cada uma dessas células dará origem a um individuo geneticamente idêntico. Formam-se, então clones de animais de interesse para o ser humano. 

CLONAGEM A PARTIR DE CÉLULAS SOMATICAS

 

Um exemplo muito conhecido e divulgado de clonagem a partir de células somáticas é o caso da ovelha Dolly (foi o primeiro mamífero a ser clonado com sucesso a partir de uma célula adulta.)

Seu corpo empalhado está exposto no Royal Museum of Scotland, em Edinburgo

Nesse caso, uma célula receptora, o ovócito retirado do ovário de uma ovelha da raça blackface teve seu material genético removido com auxilio de uma micropipeta. Uma célula (2n) retirada da glândula mamaria de uma ovelha adulta da raça finn dorset foi mantida em condições que a tornaram pouco ativa. Essa célula foi fundida ao ovócito desprovido de material genético nuclear.

O ovócito, agora com o núcleo 2n recebido da célula somática, foi estimulado a iniciar o desenvolvimento embrionário. 

TERAPIA GÊNICA

Por terapia gênica se entende a transferência de material genético com o propósito de prevenir ou curar uma enfermidade qualquer. No caso de enfermidades genéticas, nas quais um gene está defeituoso ou ausente, a terapia gênica consiste em transferir a versão funcional do gene para o organismo portador da doença, de modo a reparar o defeito. Se trata de uma idéia muito simples, mas como veremos sua realização prática apresenta vários obstáculos.

Primeira etapa: o isolamento do gene.

Um gene é uma porção de DNA que contém a informação necessária para sintetizar uma proteína. Transferir um gene é transferir um pedaço particular de DNA. Portanto, é necessário antes de tudo, possuir “em mãos” o pedaço correto.

As enfermidades genéticas conhecidas estão ao redor de 5000, cada uma causada por uma alteração genética diferente. O primeiro passo para a terapia gênica é identificar o gene responsável pela enfermidade. Subsequentemente, pelas técnicas de biologia molecular é possível adquirir um pedaço de DNA que contém este gene. Esta primeira etapa é chamada de isolamento ou clonagem do gene. 

Qualquer enfermidade é candidata a terapia gênica, desde que o gene esteja isolado para a transferência.

Graças ao progresso da biologia molecular esta primeira etapa é relativamente simples em comparação a alguns anos atrás. Tem sido possível isolar numerosos genes causadores de doenças genéticas e, se descobrem outros a cada semana. 

In vivo ou em ex-vivo?

Estas condições mostram qual é o objetivo da transferência gênica. Os procedimentos da terapia gênica in vivo consistem em transferir o DNA diretamente para as células ou para os tecidos do paciente.

Nos procedimentos ex-vivo, o DNA é primeiramente transferido para células isoladas de um organismo, previamente crescidas em laboratório. As células isoladas são assim modificadas e podem ser introduzidas no paciente. Este método é indireto e mais demorado, porém oferece a vantagem de uma eficiência melhor da transferência e a possibilidade de selecionar e ampliar as células modificadas antes da reintrodução.

Como se transfere o DNA a célula hospedeira?

Os procedimentos de transferência do DNA in vivo ou em ex-vivo têm o mesmo propósito: o gene deve ser transferido para dentro das células, e uma vez inserido tem que resistir bastante tempo. Neste tempo, o gene tem que produzir grandes quantidades de proteína para reparar o defeito genético. Essas características podem ser resumidas em um único conceito: o gene estranho precisa se expressar de modo efetivo no organismo que o receberá.

O sistema mais simples seria, naturalmente, injetar o DNA diretamente nas células ou nos tecidos do organismo a ser tratado. Na prática, este sistema é extremamente ineficaz: o DNA desnudo quase não apresenta efeito nas células. Além disso, essa tentativa requer a injeção em uma única célula ou grupos de células do paciente.

Por isto, quase todas as técnicas atuais para a transferência de material genético implicam o uso de vetores, para transportar o DNA para as células hospedeiras.

Os vetores virais

Os vetores virais são vírus manipulados geneticamente, de modo a reduzir a sua patogenicidade, sem anular totalmente o seu poder de infectar as células do hospedeiro (leia mais sobre isso no conteúdo de vírus) Com as técnicas da engenharia genética é possível somar ao DNA do vírus o gene que se quer transferir a determinada célula. Deste modo, o vírus infectando a célula, trará consigo uma ou mais cópias do gene desejado.

Os retrovírus possuem a habilidade de integrar o seu DNA dentro dos cromossomos da célula infectada. Então, o gene será inserido no genoma das células hospedeiras e, podem assim ser transmitidos a todas as células-filhas das infectadas. Eles infectam somente as células que estão proliferando.

Os lentivírus, como o HIV, permitem também transferir material genético para células que não proliferam (como os neurônios e células do fígado) ou para células refratárias para o retrovírus (como as células retiradas da medula óssea).

Os adenoassociados de vírus também integram o seu DNA ao cromossomo da célula hospedeira. Eles têm a vantagem de serem inofensivos para a natureza em relação ao retrovírus, mas não são capazes de transportar genes de dimensões grandes.

Os adenovírus não são capazes de integrar o seu DNA ao cromossomo da célula hospedeira. Eles podem transportar genes de grandes dimensões, mas a expressão deles não dura muito tempo.

Os vetores não virais

Os lipossomos são essencialmente os únicos vetores não virais utilizados freqüentemente. As esferas de lipídeos podem ser um importante meio para a transferência gênica. Em comparação aos vírus, eles têm a vantagem de não introduzir algum risco em condições de segurança, mas eles não possuem grande eficiência e são muito seletivos.

Os limites da terapia gênica

As principais dificuldades enfrentadas por pesquisadores que lidam com terapia  gênica são as seguintes:

A eficiência da transferência

Um especialista em terapia gênica uma vez afirmou: “a terapia gênica” sofre de três problemas técnicos principais; a transferência, a transferência e a transferência”.

Nos estudos de terapia gênica, a maior parte dos esforços é concentrada na procura de vetores que possam transferir o DNA de modo eficiente, principalmente para células desejadas. Nestes últimos anos foram inventados e testados uma grande variedade de vetores, alguns dos quais com chances de expressar o gene estranho em um tipo celular específico (como glóbulos brancos, células do músculo, das vias respiratórias, etc.). Alguns destes estão em vias de experimentação no homem e, a esperança é que apareçam resultados bons.

A duração da expressão

A terapia gênica é praticamente inútil se a expressão do gene estranho não é mantida por um bom período de tempo. As pesquisas estão orientadas de maneira a desenvolver sistemas que apresentem uma expressão duradoura, de modo a submeter o paciente a um único tratamento, ou a tratamentos repetidos em períodos maiores (anos).

A segurança do procedimento

Este é um problema particularmente evidente para os vetores virais. Alguns destes derivam de vírus perigosos como o HIV. É então necessário que antes do uso destes vetores sejam submetidos a critérios de segurança, particularmente no que concerne a presença de genes que podem determinar a patogenicidade do vírus utilizado para infectar (transferir o gene desejado) para as células do hospedeiro.

A reação imunitária

Como toda substância estranha, o produto do gene novo, o gene propriamente dito ou seu vetor podem instigar uma resposta imunitária no organismo sob tratamento. Isto pode causar a eliminação das células modificadas geneticamente, ou a inativação da proteína produzida pelo gene novo. No desenvolvimento de estratégias novas de terapia gênica procura-se evitar respostas imunitárias ao vetor ou ao produto do gene introduzido. Se trata de uma tarefa difícil e freqüentemente empírica, mas isso é cada vez mais usado em inovações no campo da imunologia.