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Biotecnologia e propriedade industrial
Aula 5: Biotecnologia para a saúde
Apresentação
Nesta aula, abordaremos os aspectos relativos à aplicação de técnicas da engenharia genética em biotecnologia, como a
tecnologia do DNA recombinante.
Além disso, enfatizaremos a produção de anticorpos monoclonais, células-tronco, bem como as formas de clonagem
humana permitidas, tendo em vista os avanços obtidos na área da saúde.
Objetivo
De�nir os conceitos de biotecnologia aplicados à saúde e a tecnologia do DNA recombinante;
Inferir sobre a produção de anticorpos monoclonais e células-tronco;
Distinguir os avanços na área da saúde obtidos por meio da biotecnologia.
Palavras iniciais
A saúde humana é uma preocupação crescente em todo o mundo, devido a doenças infecciosas que, muitas vezes, são
negligenciadas.
A biotecnologia tem desempenhado um papel dinâmico na melhoria dos desa�os relacionados à saúde humana, pois possui
�exibilidade para reduzir as diferenças globais de saúde com o fornecimento de tecnologias promissoras, trazendo um novo
olhar através de dispositivos médicos modernos, como clonagem terapêutica e reprodutiva para �ns de diagnóstico e
prevenção.
 (Fonte: Shutterstock).
A aplicação médica da biotecnologia é frequentemente referida como
biotecnologia vermelha.
A biotecnologia dos cuidados de saúde utiliza a química dos organismos vivos através da biologia molecular e da manipulação
celular para desenvolver métodos novos ou alternativos, a �m de encontrar maneiras mais e�cazes de criar produtos
tradicionais.
 (Fonte: Shutterstock).
Os serviços prestados pela biotecnologia, como, por
exemplo, os kits de teste de diagnóstico, as vacinas e a
terapêutica biológica radiomarcada usada para geração de
imagens e análises, proporcionam a melhoria da qualidade
de vida e aumentam a expectativa de vida em todo o
mundo.
Tecnologia recombinante
O uso de técnicas da engenharia genética na biotecnologia introduziu um salto qualitativo no tratamento de patologias,
contribuindo com diagnóstico e�caz, medidas de prevenção e tratamento, incluindo a produção de novos medicamentos e
vacinas recombinantes, e�cazes para as crescentes necessidades de saúde pública global. Nesse cenário, um medicamento
para diagnóstico ou vacina pode ser fabricado por tecnologia recombinante .
 (Fonte: Sciences et avenir).
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A tecnologia envolve vários passos e permite o desenvolvimento e a produção de novas substâncias que estavam além da
capacidade das tecnologias tradicionais. Isso inclui o design e a produção de novos medicamentos com maior potência e
especi�cidade e, consequentemente, menos efeitos colaterais. Um exemplo disso é o tratamento para esclerose múltipla.
Observe , na �gura a seguir, como funciona o procedimento:A tecnologia envolve vários passos e permite o desenvolvimento e
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0266/aula5.html
a produção de novas substâncias que estavam além da capacidade das tecnologias tradicionais. Isso inclui o design e a
produção de novos medicamentos com maior potência e especi�cidade e, consequentemente, menos efeitos colaterais. Um
exemplo disso é o tratamento para esclerose múltipla. Observe , na �gura a seguir, como funciona o procedimento:
 Processo de esclerose múltipla. (Fonte: Kaskatic)
Vamos conhecer um pouco mais sobre a tecnologia do DNA recombinante agora.
 (Fonte: Shutterstock)
 Ligação de um fragmento de
DNA estrangeiro
O primeiro passo da tecnologia consiste na ligação de um
fragmento de DNA estrangeiro, cujas sequências de bases
codi�ca a proteína que se quer produzir em um vetor
adequado a sua introdução no novo hospedeiro e
transmissão às gerações futuras.
Essa ligação é realizada em um tubo de ensaio, in vitro, com
auxílio da enzima DNA ligase e de endonucleases,
conhecidas como enzimas de restrição.
A tecnologia do DNA recombinante teve um tremendo
impacto no atendimento às necessidades dos pacientes e
de suas famílias, pois não abrange apenas medicamentos e
diagnósticos fabricados usando um processo
biotecnológico, mas também terapias gênicas e celulares,
além de produtos de engenharia de tecidos.
 (Fonte: Shutterstock)
Em termos gerais, a terapia gênica signi�ca transferir DNA ou RNA para células somáticas de um recipiente, com o objetivo de
regular a expressão de um gene, podendo ser aplicada in vivo ou ex vivo.
métodos ex vivo
Os métodos ex vivo são tecnicamente
mais simples no que diz respeito à
transferência do vetor e à expressão do
gene, mas requerem uma biopsia para
obter e substituir as células-alvo.

métodos in vivo
No caso da terapia in vivo, pode ser
necessário estimular o órgão-alvo.
Observe, a seguir, como funciona a terapia gênica.
 Terapia gênica. (Fonte: Associação de Gastroenterologia do Rio de Janeiro)
 Pesquisador que trabalha com Dna no fundo desfocado. (Fonte: Shutterstock).
A biotecnologia na área da saúde se dedica ao uso do
genoma humano na descoberta de novos alvos terapêuticos
e oferece aos pacientes uma variedade de novas soluções,
tais como soluções terapêuticas e de diagnóstico
exclusivas, direcionadas e personalizadas para
determinadas doenças, uma quantidade ilimitada de
produtos potencialmente mais seguros, abordagens
terapêuticas e de diagnóstico superiores.
Exemplo
Entre as diversas abordagens terapêuticas e de diagnósticos superiores são terapia de genes, farmacogenômica, inovações
biomédicas, anticorpos monoclonais e fabricação de vetores virais para terapias genéticas.
Anticorpos monoclonais
Os anticorpos monoclonais surgiram como importantes ferramentas para a
terapia do câncer.
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Apesar das vantagens terapêuticas conferidas pelos anticorpos, três fatores limitam sua e�cácia:
1
toxicidade
2
baixa penetração do tumor
3
incapacidade de atravessar a barreira hematoencefálica
Esses anticorpos são imunoglobulinas idênticas, geradas a partir de um único clone de células B, e reconhecem epítopos
únicos, ou locais de ligação, em um único antígeno.
 Anticorpos. (Fonte: Shutterstock)
Derivação de um único clone de células B e subsequente
direcionamento de um único epítopo são o que diferencia
anticorpos monoclonais de anticorpos policlonais.
Os métodos atuais requerem entrega sistêmica repetida de
grandes quantidades de anticorpos para manter
concentrações terapêuticas nos locais do tumor. Uma
estratégia emergente é o uso de células-tronco para
produção de anticorpos in vivo.
 Células-tronco
As células-tronco são células indiferenciadas que podem se transformar em células especí�cas, conforme a necessidade
do corpo.
 (Fonte: Shutterstock)
As células-tronco progenitoras neurais (NSCs) e as células-tronco mesenquimais (CTMs) são células multipotentes que
possuem uma capacidade inerente de migrar para locais tumorais malignos, dentro e fora do sistema nervoso central.
Os mediadores moleculares desse tropismo tumoral incluem citocinas, fatores de crescimento, matriz extracelular (MEC) e
proteínas de remodelação da MEC.
Sistema de resposta imune
Um grande problema no desenvolvimento de terapias com
células-tronco é o sistema de resposta imune do corpo.
Quando as células, incluindo órgãos, tecidos ou sangue
doados, são transplantadas ou transfundidas, o corpo do
receptor monta uma resposta de rejeição, atacando essas
células reconhecidas como estranhas.
 (Fonte: Shutterstock)
Se as próprias células de um paciente eram a fonte de células-tronco usadas para criar células ou tecidos terapêuticos,
acredita-se que a rejeição imunológica poderia ser evitada, uma vez que as células e os tecidos seriam geneticamente
compatíveis com os do paciente.
A clonagem terapêutica pode permitir que as células de um indivíduo sejam usadas para tratar ou curar doenças, sem risco de
introdução de células estranhas que podem ser rejeitadas.
A clonagem é vital para realizar o potencial da pesquisacom células-tronco
e movê-la do laboratório para o consultório médico.
 Células-tronco. (Fonte: Viva Tech).
Clonagem terapêutica
Diferentemente da clonagem reprodutiva , que cria um novo organismo geneticamente idêntico a um indivíduo, a clonagem
terapêutica cria uma linha de células-tronco embrionárias geneticamente idênticas a um indivíduo e envolve remoção do núcleo
de um óvulo, substituição pelo material do núcleo de uma "célula somática" (como uma célula da pele) e estímulo para essa
célula começar a se dividir.
Esse óvulo nunca é fertilizado pelo esperma, e o material genético dentro da célula é praticamente idêntico ao material genético
extraído da pele ou a outra célula. Uma vez que as células começam a se dividir, as células-tronco podem ser extraídas num
prazo de cinco a seis dias, da mesma forma que podem ser extraídas de embriões criados por fertilização in vitro.
Observe, na imagem a seguir, como se dá esse processo.
 (Fonte: Shutterstock)
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0266/aula5.html
 cientista segurando um tubo de ensaio e microscópio analisando DNA (Fonte: Shutterstock).
 (Fonte: Shutterstock).
A clonagem terapêutica produz células-tronco embrionárias
para experimentos que visam criar tecidos para substituir
tecidos lesionados ou doentes.
O processo envolve a criação de um embrião clonado com o
único objetivo de produzir células-tronco embrionárias com
o mesmo DNA da célula doadora.
Essas células-tronco podem ser usadas em experimentos que buscam entender doenças e desenvolver novos tratamentos. Até
o momento, não há evidências de que embriões humanos tenham sido produzidos para clonagem terapêutica.
Fonte de células-tronco
embrionárias
A fonte mais rica de células-tronco embrionárias é o tecido
formado durante os primeiros cinco dias após o óvulo
começar a se dividir.
Nesse estágio de desenvolvimento, chamado blastocisto, o
embrião consiste em um aglomerado de cerca de 100
células que podem se transformar em qualquer tipo de
célula. As células-tronco são colhidas de embriões clonados
nessa fase de desenvolvimento, resultando na destruição do
embrião enquanto ele ainda está no tubo de ensaio.
 (Fonte: Shutterstock)
Outro problema da clonagem terapêutica é que muitas vezes são necessárias muitas tentativas para criar um ovo viável. A
estabilidade do ovo com o núcleo somático infundido é baixa e pode exigir centenas de tentativas antes que o sucesso seja
alcançado.
Avanços da biotecnologia
A biotecnologia da saúde passou recentemente por grandes avanços envolvendo o estudo e a manipulação de:
organismos vivos modi�cados;
organismos geneticamente modi�cados (OGM);
plantas transgênicas;
animais ou microrganismos;
produção de vacinas realizadas em laboratórios especiais com diferentes níveis de biossegurança, de acordo com a
patogenicidade dos organismos estudados.
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A integração da biotecnologia com nanotecnologia, nanomateriais e tecnologia da informação levou ao desenvolvimento
de aplicações inovadoras e revolucionárias na área da saúde.
 (Fonte: Shutterstock)
Produtos e técnicas estão sendo implementados em várias áreas, incluindo produtos farmacêuticos, sistemas de
administração de medicamentos, testes de diagnóstico e substituição de tecidos.
Além disso, a biotecnologia da assistência médica já está bene�ciando milhões de pacientes em todo o mundo, com o uso de
medicamentos biotecnológicos para prevenir e tratar problemas de saúde, como ataque cardíaco, derrame, esclerose múltipla,
câncer de mama, �brose cística, leucemia, diabetes, hepatite e outras doenças raras ou infecciosas.
Atividades
1. O termo DNA recombinante é aplicado a moléculas de DNA quiméricas que são construídas in vitro, depois propagadas em
uma célula ou um organismo hospedeiro. Em que consiste essa técnica?
2. Algumas enzimas produzidas por bactérias possuem a propriedade de defendê-las de vírus invasores. Essas substâncias
“picotam” a molécula de DNA sempre em determinados pontos, levando à produção de fragmentos contendo pontas adesivas,
que podem se ligar a outras pontas de moléculas de DNA que tenham sido cortadas com a mesma enzima. Quais as enzimas
envolvidas nesse processo?
3. Os avanços na biotecnologia exigem compreensão de princípios cientí�cos e implicações éticas para serem clinicamente
aplicáveis na medicina. Quais as contribuições da tecnologia do DNA recombinante para a área de saúde?
4. Suponha que um homem de meia-idade sofra um ataque cardíaco sério enquanto caminha em uma parte remota de um parque
nacional. Quando ele chega ao hospital, apenas um terço do seu coração ainda está funcionando, e é improvável que ele consiga
retornar à sua vida formalmente ativa. Ele fornece aos cientistas uma pequena amostra de células da pele. Os técnicos removem
o material genético das células e o injetam em óvulos humanos doados, dos quais os cromossomos foram removidos. Esses
ovos alterados produzirão células-tronco capazes de formar células musculares cardíacas. Por serem uma combinação genética
perfeita para o paciente, essas células podem ser transplantadas para o coração sem causar rejeição pelo sistema imunológico.
Elas crescem e substituem as células perdidas durante o ataque cardíaco, devolvendo ao paciente saúde e força. De que técnica
trata o texto e qual a diferença entre essa técnica e a clonagem reprodutiva?
5. Em humanos, os clones naturais são os gêmeos idênticos que se originam da divisão de um óvulo fertilizado. Grande revolução
da Dolly, que abriu caminho para a possibilidade de clonagem de mamíferos, a clonagem de embrião é a forma mais simples de
obter um clone. Quais são as possíveis aplicações da clonagem terapêutica?
Notas
Tecnologia do DNA recombinante (rDNA)
O DNA recombinante (rDNA) é uma forma de DNA que não existe naturalmente. É criado pela combinação de sequências de
DNA que normalmente não ocorreriam juntos.
Modal – clonagem reprodutiva
A clonagem reprodutiva é uma prática proibida em vários países, inclusive no Brasil.
Ga-Sur 2
Cientistas acreditam que a localidade que recebia este nome no passado é atualmente o Iraque.
quem faz o mapa 3
O pro�ssional que elabora as cartas geográ�cas é chamado de “cartógrafo”. Na época dos Descobrimentos era denominado
"cosmógrafo" e considerado muito importante.
Idade Média 4
Período da história da Europa entre os séculos V e XV.
Antiguidade Clássica 5
Período da história da Europa que se estende aproximadamente do século VIII a.C. e vai até a queda do Império Romano do
Ocidente no século V d.C.
Referências
RESENDE, R. R. Biotecnologia aplicada à saúde: fundamentos e aplicações. São Paulo: Editora Blucher, 2018. v. 2-3.
RESENDE, R. R.; SOCCOL, C. R. Biotecnologia aplicada à saúde: fundamentos e aplicações. São Paulo: Editora Blucher, 2018. v.
1.
Próxima aula
Biotecnologia marinha;
Metabólitos secundários de organismos marinhos;
Prospecção de bioativos;
Aplicação dos produtos marinhos nas indústrias farmacêutica e de alimentos.
Explore mais
Assista ao vídeo:
CRISPR/Cas9.
Técnica do DNA recombinante
Reportagem sobre a técnica que modi�ca DNA pode ser chave da cura de muitas doenças.
A construção de um medicamento.
Guerras imunológicas: anticorpos monoclonais.
Células-tronco.
Células-tronco: o que são promessas e o que virou realidade.
Clonagem de material humano para obtenção de células-tronco.
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O sistema CRISPR/Cas9 e a possibilidade de edição genômica para a cardiologia.
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