Clonagem, Célula-tronco e projeto genoma

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Clonagem
A clonagem é um processo artificial pautado na reprodução de cópias genéticas (organismos idênticos) de determinados seres vivos através de um filamento de DNA. Assim, a clonagem, ao invés de utilizar os gametas sexuais masculino (espermatozoides) e feminino (óvulos) é realizada usando as células somáticas; em outras palavras, retira-se o núcleo das células, e coloca-se no lugar uma célula somática.
O termo clone tem origem etimológica na palavra grega klon, que quer dizer broto de um vegetal, e foi citado pela primeira vez no início dos anos 1900, pelo botânico norte-americano Herbert J. Webber, para descrever uma colônia de organismos derivados de um único progenitor através de reprodução assexuada.
As primeiras ideias de clonagem surgiram em 1938 quando Hans Spermann, embriologista alemão, propôs um experimento que consistia em transferir o núcleo de uma célula em estágio tardio de desenvolvimento para um óvulo. Em 1952, pesquisadores realizaram a primeira clonagem de sapos a partir de células embrionárias e assim demonstraram que a transferência nuclear era uma técnica de clonagem viável. Na década de 1980, foram criados os primeiros mamíferos por transferência nuclear.
Mas foi em 1996 que os fatos mais marcantes sobre a clonagem surgiram. Os pesquisadores Ian Wilmut e Keith Campbell divulgaram a clonagem da ovelha Dolly, gerada a partir de uma célula somática (já diferenciada) de um doador adulto. Nos anos subsequentes diversos outros mamíferos foram clonados, o que abriu espaço para um intenso debate sobre clonagem, especialmente a humana, que prossegue até os dias de hoje.
Assim como o uso de organismos geneticamente modificados ou transgênicos, a clonagem levanta inúmeras questões e preocupações éticas e sociais. Para muitos bioeticistas, a questão mais problemática é a utilização da técnica para melhoramento de indivíduos. Essa questão pode ter consequências perigosas, pois remete à possível criação de uma linhagem de “super-homens” com características muito diferentes daquelas dos demais humanos.
Em 2001, cientistas começaram a explorar essa tecnologia como uma maneira de criar animais pertencentes a espécies ameaçadas ou extintas. No Brasil, a Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) já realiza clonagens de bovinos e, junto com alguns parceiros, lidera o projeto de clonagem de espécies selvagens ameaçadas. No final de 2012, a Comissão de Meio Ambiente do Senado aprovou o projeto de lei que regulamenta as atividades de pesquisa, produção, importação e comercialização de animais clonados. A aprovação desta lei também deve garantir a prestação de contas à sociedade em relação às questões ambientais.
Tipos de Clonagem
Há 4 tipos de clonagem:
Clonagem Natural: é o caso dos gêmeos univitelinos, seres idênticos que possuem o mesmo genoma.
Clonagem Induzida: reprodução assexuada realizada artificialmente em laboratório através de duas células mãe, que produzirão seres idênticos, ou clones.
É uma técnica da engenharia genética aplicada em vegetais e animais, ligada à investigação científica.
É reprodução assexuada produzida em laboratório, de forma artificial, baseada num único património genético. A partir de uma célula-mãe, ocorre a produção de uma ou mais células (idênticas entre si e à original), denominadas de clones.
Os indivíduos resultantes, deste processo terão as mesmas características genéticas do indivíduo doador/original.
Clonagem Reprodutiva: processo de reprodução assexuada através de células somáticas, ou seja, qualquer célula do corpo, exceto os gametas sexuais (óvulo e espermatozoide).
	A grande notícia da Dolly foi justamente a descoberta de que uma célula somática de mamífero, já diferenciada, como a célula da pele, a célula do coração, etc. poderia ser reprogramada ao estágio inicial e voltar a ser totipotente (isto é poder dar origem a qualquer tipo celular novamente).
Isto foi conseguido através da transferência do núcleo de uma célula somática da glândula mamária da ovelha que originou a Dolly para um óvulo anucleado (óvulo sem núcleo). Surpreendentemente, este começou a comportar-se como um óvulo recém-fecundado por um espermatozoide. Isto provavelmente ocorreu porque o óvulo, quando fecundado, tem mecanismos, para nós ainda desconhecidos, para reprogramar o DNA de modo a tornar todos os seus genes novamente ativos, o que ocorre no processo normal de fertilização.
Para a obtenção de um clone, este óvulo anucleado, no qual foi transferido o núcleo da célula somática, foi inserido para o útero de uma outra ovelha. No caso da clonagem humana reprodutiva, a proposta seria retirar-se o núcleo de uma célula somática, que teoricamente poderia ser de qualquer tecido de uma criança ou adulto, inserir este núcleo em um óvulo e implantá-lo em um útero (que funcionaria como uma barriga de aluguel). Se este óvulo se desenvolver teremos um novo ser com as mesmas características físicas da criança ou adulto de quem foi retirada a célula somática. Seria como um gêmeo idêntico nascido posteriormente.
	Não é um processo fácil. Dolly só nasceu depois de 276 tentativas que fracassaram. Além disso, dentre as 277 células "da mãe de Dolly" que foram inseridas em um óvulo sem núcleo, 90% não alcançaram nem o estágio de blastocisto. A tentativa posterior de clonar outros mamíferos tais como camundongos, porcos, bezerros, um cavalo e um veado também tem mostrado uma eficiência muito baixa e uma proporção muito grande de abortos e embriões malformados. Penta, a primeira bezerra brasileira clonada a partir de uma célula somática morreu adulta, em 2002, com um pouco mais de um mês.
Ainda em 2002, foi anunciada a clonagem do copycat o primeiro gato de estimação clonado a partir de uma célula somática adulta. Para isto foram utilizados 188 óvulos que geraram 87 embriões e apenas um animal vivo. Na realidade, experiências recentes, com diferentes tipos de animais, têm mostrado que esta reprogramação dos genes, para o estágio embrionário, o qual originou Dolly, é extremamente difícil.
	
O grupo liderado por Ian Wilmut, o cientista escocês que se tornou famoso por esta experiência, afirma que praticamente todos os animais que foram clonados nos últimos anos a partir de células não embrionárias estão com problemas. Entre os diferentes defeitos observados nos pouquíssimos animais que nasceram vivos após inúmeras tentativas, observam-se: placentas anormais, gigantismo em ovelhas e gado, defeitos cardíacos em porcos, problemas pulmonares em vacas, ovelhas e porcos, problemas imunológicos, falha na produção de leucócitos, defeitos musculares em carneiros.
Os avanços recentes em clonagem reprodutiva permitem quatro conclusões importantes:
a maioria dos clones morre no início da gestação;
os animais clonados têm defeitos e anormalidades semelhantes, independentemente da célula doadora ou da espécie;
essas anormalidades provavelmente ocorrem por falhas na reprogramação do genoma;
a eficiência da clonagem depende do estágio de diferenciação da célula doadora. De fato, a clonagem reprodutiva a partir de células embrionárias tem mostrado uma eficiência de dez a vinte vezes maior, provavelmente porque os genes que são fundamentais no início da embriogênese estão ainda ativos no genoma da célula doadora.
É interessante que, dentre todos os mamíferos que já foram clonados, a eficiência é um pouco maior em bezerros (cerca de 10% a 15%). Por outro lado, um fato intrigante é que ainda não se tem notícias de macaco ou cachorro que tenha sido clonado. Talvez seja por isso que a cientista inglesa Ann McLaren tenha afirmado que as falhas na reprogramação do núcleo somático possam se constituir em uma barreira intransponível para a clonagem humana.
Mesmo assim, pessoas como o médico italiano Antinori ou a seita dos raelianos defendem a clonagem humana, um procedimento que tem sido proibido em todos os países. De fato, um documento assinado em 2003 pelas academias de ciências de 63 países, inclusive o Brasil, pedem o banimento da clonagemreprodutiva humana. O fato é que a simples possibilidade de clonar humanos tem suscitado discussões éticas em todos os segmentos da sociedade, tais como: Por que clonar? Quem deveria ser clonado? Quem iria decidir? Quem será o pai ou a mãe do clone? O que fazer com os clones que nascerem defeituosos?
Na realidade, o maior problema ético atual é o enorme risco biológico associado à clonagem reprodutiva. No meu entender, seria a mesma coisa que discutir os prós e os contras em relação à liberação de uma medicação nova, cujos efeitos são devastadores e ainda totalmente incontroláveis.
Apesar de todos estes argumentos contra a clonagem humana reprodutiva, experiências com animais clonados têm nos ensinado muito acerca do funcionamento celular. Por outro lado, a tecnologia de transferência de núcleo para fins terapêuticos, a chamada clonagem terapêutica, poderá ser extremamente útil para obtenção de células-tronco.
Clonagem Terapêutica: técnica utilizada para a reprodução de células-tronco, muito semelhante à clonagem reprodutiva, contudo, não é introduzida no útero.
Se em vez de inserirmos em um útero o óvulo cujo núcleo foi substituído por um de uma célula somática deixarmos que ele se divida no laboratório teremos a possibilidade de usar estas células - que na fase de blastocisto são pluripotentes - para fabricar diferentes tecidos. Isto abrirá perspectivas fantásticas para futuros tratamentos, porque hoje só se consegue cultivar em laboratório células com as mesmas características do tecido do qual foram retiradas. É importante que as pessoas entendam que, na clonagem para fins terapêuticos, serão gerados só tecidos, em laboratório, sem implantação no útero. Não se trata de clonar um feto até alguns meses dentro do útero para depois lhe retirar os órgãos como alguns acreditam. Também não há porque chamar esse óvulo de embrião após a transferência de núcleo porque ele nunca terá esse destino.
Uma pesquisa publicada na revista Science por um grupo de cientistas coreanos (Hwang e col., 2004) confirma a possibilidade de obter-se células-tronco pluripotentes a partir da técnica de clonagem terapêutica ou transferência de núcleos. O trabalho foi feito graças a participação de dezesseis mulheres voluntárias que doaram, ao todo, 242 óvulos e células "cumulus" (células que ficam ao redor dos óvulos) para contribuir com pesquisas visando à clonagem terapêutica. As células cumulus, que já são células diferenciadas, foram transferidas para os óvulos dos quais haviam sido retirados os próprios núcleos. Dentre esses, 25% conseguiram se dividir e chegar ao estágio de blastocisto, portanto, capazes de produzir linhagens de células-tronco pluripotentes.
A clonagem terapêutica teria a vantagem de evitar rejeição se o doador fosse a própria pessoa. Seria o caso, por exemplo, de reconstituir a medula em alguém que se tornou paraplégico após um acidente ou para substituir o tecido cardíaco em uma pessoa que sofreu um infarto. Entretanto, esta técnica tem suas limitações. O doador não poderia ser a própria pessoa quando se tratasse de alguém afetado por doença genética, pois a mutação patogênica causadora da doença estaria presente em todas as células. No caso de usar-se linhagens de células-tronco embrionárias de outra pessoa, ter-se-ia também o problema da compatibilidade entre o doador e o receptor. Seria o caso, por exemplo, de alguém afetado por distrofia muscular progressiva, pois haveria necessidade de se substituir seu tecido muscular. Ele não poderia utilizar-se de suas próprias células-tronco, mas de um doador compatível que poderia, eventualmente, ser um parente próximo.
Além disso, não sabemos se, no caso de células obtidas de uma pessoa idosa afetada pelo mal de Alzheimer, por exemplo, se as células clonadas teriam a mesma idade do doador ou se seriam células jovens. Uma outra questão em aberto diz respeito à reprogramação dos genes que poderiam inviabilizar o processo dependendo do tecido ou do órgão a ser substituído.
Curiosidade
A ovelha Dolly, viveu de 5 de Julho de 1996 a 14 de Fevereiro de 2003, quando foi abatida por apresentar uma doença pulmonar incurável. A despeito de viver quase 7 anos, Dolly teve dois filhotes e seu corpo atualmente, encontra-se empalhado no Museu Rel (Royal Museum) da Escócia, em Edimburgo.
Célula-tronco
As células tronco também são conhecidas como células fonte. Elas se tratam de um tipo muito específico de células que são capazes de dar origem a outras células, desempenhando um importantíssimo papel na reposição celular e na regeneração tecidual. Mais especificamente, para uma célula ser considerada célula tronco ela deve, obrigatoriamente, apresentar duas características: divisão contínua e capacidade de diferenciação.
A capacidade de divisão contínua, ou auto-replicação, é a capacidade que essas células têm de se multiplicar, gerando células iguais a si. Já a outra característica, o potencial de diferenciação, significa, simplesmente, o potencial que essas células têm de, em condições específicas, poder dar origem ou se transformar em outro tipo de células, com suas formas e funções específicas.
Com relação aos tipos de células tronco, é possível dividi-las em dois grupos, as células tronco embrionárias e as células tronco não embrionárias. Ambos os grupos possuem sua importância e particularidades, sendo que compartilham as mesmas características basilares: potencial de multiplicação e de diferenciação.
Células tronco não embrionárias
As células tronco não embrionárias, também conhecidas como células tronco adultas, estão presentes em pequenas quantidades no organismo, dispersas nos diferentes tecidos. Esse grupo possui um potencial de diferenciação bastante diminuído em relação ao outro, em razão dessa maior restrição elas são categorizadas como células multipotentes. Isso quer dizer que, embora exista determinada restrição em qual tipo celular será originado, há a capacidade dessas células fonte adultas se multiplicarem originando outro grupo de células. Exemplos clássicos desse tipo celular são algumas células epiteliais, da medula óssea, entre outros. Assim, esse tipo de células tronco desempenha importante papel na regeneração tecidual.
Células tronco embrionárias
As células tronco embrionárias se tratam das células oriundas de etapas bastante iniciais do desenvolvimento fetal. Mais especificamente, após a fecundação ocorrem eventos de divisão celular visando aumentar o número de células. Esse grupo de células tronco são as que estão presentes na parte interna do blastocisto. Elas têm alta capacidade de diferenciação, podendo dar origem à quase todos os tipos celulares do organismo. Não obstante, essa capacidade não é plena. Isso ocorre porque existem estruturas específicas que elas não conseguem formar, como os anexos embrionários. Por essa razão são chamadas de células pluripotentes.
Uma outra forma em que as células tronco podem se apresentar são as células totipotentes. Essas, sim, podem gerar todo e qualquer tipo de tecido que compõe o organismo, inclusive a porção fetal da placenta. Nesse caso, as células que representam esse grupo são os blastômeros, ou seja, as células iniciais da clivagem do zigoto em etapas anteriores ao blastocisto. Dessa forma, as células tronco embrionárias apresentam grande importância no desenvolvimento e crescimento do organismo.
Justamente o fato de essas células tronco embrionárias terem o potencial para gerar todos os tipos celulares e seus respectivos tecidos de um organismo formado é que fez com que a medicina moderna despertasse interesse na área. Isso ocorre porque o avanço de pesquisas mostra que as células tronco podem ser uma saída para doenças degenerativas e, até mesmo, para perda de órgãos completos, ou de suas funções, decorrentes de acidentes ou de doenças deletérias.
Enfim, as células tronco se tratam de toda célula capaz de se multiplicar e diferenciar, sendo distinguidos dois tipos: as adultas e as embrionárias. Assim, esse é uma área com uma quantidade razoável deconhecimento acumulado e ainda está em plena expansão, justamente por se tratar de uma excelente alternativa para a cura ou melhora na qualidade de vida de indivíduos com diversas doenças, como Mal de Parkinson, alguns tipos de diabetes, remoção de órgão em razão de câncer, entre diversas outras.
Projeto Genoma
Conceito de genoma
Um cromossomo é comparável a um livro de receita de proteínas, e o núcleo de uma célula humana é comparável a uma biblioteca, constituída por 46 volumes, que contêm o receituário completo de todas as proteínas do indivíduo. O conjunto completo de genes de uma espécie, com as informações para a fabricação dos milhares de tipos de proteínas necessários à vida, é denominado genoma. Atualmente, graças a modernas técnicas de identificação dos genes, os cientistas mapearam o genoma humano através do Projeto Genoma Humano.
 Projeto Genoma Humano
O Projeto Genoma Humano (PGH) teve por objetivo o mapeamento do genoma humano, e a identificação de todos os nucleotídeos que o compõem. Consistiu num esforço mundial para se decifrar o genoma. Após a iniciativa do National Institutes of Health (NIH) dos Estados Unidos, centenas de laboratórios de todo o mundo se uniram à tarefa de sequenciar, um a um, os genes que codificam as proteínas do corpo humano e também aquelas sequências de DNA que não são genes. Laboratórios de países em desenvolvimento também participaram do empreendimento com o objetivo de formar mão-de-obra qualificada em genômica.
Para o sequenciamento de um gene, é necessário que ele seja antes amplificado numa reação em cadeia da polimerase, e então clonado em bactérias. Após a obtenção de quantidade suficiente de DNA, executa-se uma nova reação em cadeia (PCR), desta vez utilizando didesoxirribonucleotídeos marcados com fluoróforos para a determinação da sequência.
O projeto foi fundado em 1990, com um financiamento de 3 milhões de dólares do Departamento de Energia dos Estados Unidos e dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos, e tinha um prazo previsto de 15 anos.
Devido à grande cooperação da comunidade científica internacional, associada aos avanços no campo da bioinformática e das tecnologias de informação, um primeiro esboço do genoma foi anunciado em 26 de Junho de 2000, dois anos antes do previsto.
Em 14 de Abril de 2003, um comunicado de imprensa conjunto anunciou que o projeto foi concluído com sucesso, com o sequenciamento de 99% do genoma humano, com uma precisão de 99,99%.
Os trabalhos do projeto foram dados como concluídos em 2003. Com a tecnologia da época, estimou-se que todos os genes (em torno de 25.000) haviam sido sequenciados. Deve-se lembrar que nem todo o DNA humano foi sequenciado. Estimativas atuais concluem que apenas cerca de 2% do material genético humano é composto de genes, enquanto que a maior parte parece não conter instruções para a formação de proteínas, e existe provavelmente por razões estruturais. Muito pouco dessa maior parte do material genético tem sua sequência conhecida.
Por limitações tecnológicas, partes do DNA que possuem muitas repetições de bases nitrogenadas também ainda não foram totalmente sequenciadas. Essas partes incluem, por exemplo, os centrômeros e os telômeros dos cromossomos.
De todos os genes que tiveram sua sequência determinada, aproximadamente 50% codificam para proteínas de função conhecida.
Apesar dessas lacunas, a conclusão do genoma já está facilitando o desenvolvimento de fármacos muito mais potentes, assim como a compreensão de diversas doenças genéticas humanas.
Conclusão Clonagem
	Apesar de ser uma ação considerada extremamente antiética por todos os países, clonagem humana pode ser um tema muito interessante e poderia resultar em um avanço enorme para a ciência atual. Raros são os casos em que a clonagem realmente deu certo, porém seria um tema muito interessante de ser melhor explorado pelo mundo, até mesmo na medicina com a clonagem terapêutica, que pode salvar vidas se for melhor desenvolvida.
Conclusão Projeto Genoma
	Com o avanço do Projeto, muitas vidas poderiam ser beneficiadas, desde conhecimento até em descoberta de soluções para diversas doenças genéticas, além de poder proporcionar a criação de novos medicamentos e vacinas.