BIOTECNOLOGIA E SAÚDE

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Biotecnologia 
Aplicada à Saúde
Profa. Cristina R Fürstenau
Fürstenau CR
Universidade Federal do ABC
Centro de Ciências Naturais e Humanas
Bacharelado em Biotecnologia
Fundamentos da Biotecnologia (NHZ6001-18)
Fürstenau CR
Fürstenau CR
Organização Mundial da Saúde, 2016
Expectativa de Vida
Fürstenau CR
Principais Causas de Morte
Organização Mundial da Saúde, 2016
Fürstenau CR
Principais Causas de Morte no 
Brasil
Secretaria de Vigilância em Saúde do Brasil, 2017
BIOTECNOLOGIA
& SAÚDE
Vacinas
Terapia gênica
Sistemas de liberação
controlada de fármacos
Biomateriais
Testes diagnósticos
Células tronco
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VACINAS
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Edward Jenner
17 de maio de 1749 — 26 de janeiro de 1823
[1789]
Primeira vacina → contra a varíola
Latim “vaccinae” → da vaca
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Vacina: é um produto destinado a estimular o
sistema imune, de maneira a prevenir ou controlar
uma infecção.
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Resposta Imune Inata x 
Resposta Imune Adquirida
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Os Tipos de Vacina
1. Patógenos vivos atenuados: patógenos vivos cultivados
em diferentes meios → perdem a patogenicidade, mas conservam
a capacidade de induzir a resposta imune. Prevenção de doenças
de origem viral (febre amarela, poliomielite, sarampo, rubéola e
caxumba).
- Formas inativas 
podem ser convertidas a 
formas ativas;
- Necessita de 
refrigeração.
- Resposta imune 
intensa e duradoura;
- Única dose (exceto as 
administradas por via 
oral).
1ª Geração:
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2. Patógenos mortos e toxoides: patógenos mortos e
toxinas inativadas (toxoides). Vacinas de toxoides → contra a
difteria e o tétano. Vacinas de microrganismos mortos → contra a
cólera, a gripe, a hepatite A, a peste e a raiva.
- Estáveis (não 
dependem do frio).
- Resposta imune 
humoral pouco 
intensa/ duradoura;
- Doses de reforço;
- Modificações aos 
sorotipos bacterianos 
patogênicos.
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Contribuições da Biotecnologia para o 
desenvolvimento de vacinas
Diniz & Ferreira, Estud. av. vol.24 no.70 São Paulo 2010.
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2ª Geração (Novas Vacinas):
3. Vacinas de subunidades de antígenos: em vez do
microrganismo todo, são colocados de um a 20 antígenos da
superfície celular na vacina, capazes de induzir a resposta imune.
Existem vacinas de subunidades contra a influenza ou gripe, a
doença de Lyme, a hepatite B, a coqueluche e a pneumonia
- Não apresentam os 
riscos das vacinas de 
microrganismos 
vivos;
- Não dependem do 
frio.
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4. Vacinas conjugadas: especificamente utilizada para
combater bactérias encapsuladas. As subunidades de
polissacarídeo são envolvidas com uma proteína para que os
anticorpos consigam penetrar na bactéria. São utilizadas na
imunização contra o Haemophilus influenzae B (meningite) e o
Streptococcus pneumoniae ou pneumococo.
5. Vacinas vetorizadas: gene codificador do antígeno é
transferido a um microrganismo inócuo (bactéria ou vírus) que
age como vetor. Ao infectar o hospedeiro, ele se multiplica e
começa a produzir o antígeno, induzindo uma resposta imune
contra o patógeno (Raposas na Europa→ raiva).
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6. Vacinas genéticas, vacinas de DNA livre: consistem de
um plasmídeo com uma construção gênica que inclui o gene
codificador do antígeno. Injetado no músculo, o DNA irá penetrar
nas células dendríticas, apresentadoras de antígeno. Estas
migrarão até os órgãos linfoides, onde sintetizarão o antígeno,
estimulando uma resposta imune.
- Expressão sustentada 
(sem necessidade de 
reforço);
- Síntese do antígeno 
in vivo sem infecção;
- DNA estável;
- Possibilidade de 
construção de um 
plasmídeo com 
vários genes 
codificadores de 
antígenos.
- Alergias;
- Tolerância;
- Auto-imunidade.
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7. Vacinas VLP (virus-like particles): consistem em
proteínas dos capsídeos, agregadas em uma estrutura semelhante a
dos vírus, mas sem DNA ou RNA viral.
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Operações Industriais para 
Produção de Vacinas
✓ Eficiência
✓ Pureza
✓ Segurança
✓ Baixo custo
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Bactérias: multiplicam-se em biorreatores, em condições que
dependem da produtividade do próprio processo fermentativo e do
tratamento posterior, para a extração de antígenos ou de toxoides.
Proteínas recombinantes de vírus ou bactérias: são produzidas em
biorreatores, por leveduras, ou em cultivos celulares. Ao
processo de extração, seguem-se várias operações de purificação
por técnicas complexas (ultrafiltração, cromatografia em coluna
etc.).
Vírus: parasitas obrigatórios, precisam de células para se
multiplicar. Tradicionalmente, utilizam-se pele de bezerro e ovos de
galinha.
Adjuvantes: permitem dosagens menores por serem capazes de
estimular a resposta imune. Estabilizantes: impedem as alterações
devidas ao calor, à luz ou à umidade. Conservantes: em frascos com
doses múltiplas.
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Tendência atual: redução do número de doses por imunização
simultânea, em uma mesma injeção, para várias doenças (tríplice
viral ou tríplice bacteriana). Também se dá preferência a sistemas
que diminuam a necessidade de refrigeração, que representa 15%
dos custos dos programas de vacinação.
Outras novidades virão da procura de novas formas de
aplicação para substituir o uso de seringas, tais como pistolas,
géis, adesivos cutâneos, cápsulas, tabletes, inaladores e sprays
nasais.
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https://globoplay.globo.com/v/6539271/
(até 6 min 15 seg)
https://globoplay.globo.com/v/6539271/
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TERAPIA GÊNICA
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Consiste no tratamento de doenças
hereditárias, degenerativas e/ ou
adquiridas utilizando-se DNA
recombinante.
Inativação de um gene, inibindo
sua expressão.
Substituição de um gene inativo
por uma cópia funcional.
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Como o DNA é introduzido
nas células?
1.Vetores virais
2. Vetores não virais
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Vetores virais
Vírus: parasitas intracelulares estritos. São eficientes em
transfectar sua informação genética para a célula-alvo.
Novas partículas virais
Substituição de genes não 
essenciais por genes de 
interesse → vetores virais 
recombinantes para 
transfectar tipos celulares 
que infectariam 
normalmente.
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Retrovírus: vírus com envelope contendo uma molécula de
RNA fita simples como material genético. Após a infecção, o
genoma retroviral é retrotranscrito, originando DNA fita dupla,
que se integra ao genoma da célula alvo, e é expresso sob a
forma de proteínas.
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Adenovírus: vírus sem envelope contendo uma molécula de
DNA fita dupla como material genético. Transfectam
eficientemente as células-alvo e são produzidos em títulos
elevados. A expressão do gene terapêutico in vivo tende a ser
transiente.
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Adeno-associados: parvovírus que dependem de um
adenovírus para proliferar. O interesse nestes vírus deriva da
sua integração ao genoma das células-alvo, permitindo
expressão prolongada do gene terapêutico.
Herpes simplex tipo 1: vírus neurotrópico → transferência de
genes para o SNC.
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Vetores não virais
Os vetores virais induzem resposta imunológica em
certo grau, oferecem risco de mutagênese
insercional e toxicidade. Além disso, a produção em
larga escala é difícil.
Vetores não virais: não 
possuem capacidade 
infecciosa nem mutagênica. 
Produção em larga escala é 
possível:
DNA livre
Lipossomas
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DNA livre: o DNA na forma de plasmídeo pode ser injetado em
células musculares ou ligado a partículas de ouro.
Lipossomas: camadas lipídicas que encerram fração de fluido
aquoso. O DNA associa-se espontaneamente à superfície
externa dos lipossomas catiônicos (em função de sua carga) e
os lipossomas interagem com a membrana celular.
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