GENES E MEDICAMENTOS

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GENES E MEDICAMENTOS
Olá!
As técnicas de biotecnologia evoluíram muito nas últimas décadas, permitindo que, por meio da manipulação gênica, se possam produzir novos biofármacos para o tratamento de doenças de forma mais específica e eficaz. Mas que técnicas biotecnológicas podem ser empregadas para produzir esses fármacos? Como é possível manipular genes para se obterem ferramentas terapêuticas e melhorar a qualidade de vida da população? Quais fármacos podem ser produzidos utilizando essas técnicas?
Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai obter as respostas para todas essas perguntas e vai conhecer as principais técnicas de biotecnologia e suas aplicações no desenvolvimento de fármacos. Ao final desta Unidade, você conseguirá entender por que os fármacos produzidos por meio da biotecnologia vieram para ficar. 
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
· Descrever as aplicações da biotecnologia na modificação de genes.
· Reconhecer a contribuição da biotecnologia para a farmacologia.
· Relacionar os principais medicamentos produzidos por meio de processos biotecnológicos.
A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma condição genética caracterizada por fraqueza e degeneração muscular progressiva. É causada por mutações no gene da distrofina, incapaz de produzir uma proteína completa funcional (chamada então de proteína truncada).
Frente ao exposto e avaliando as duas condições (DMD e acondroplasia), responda:
a) Você acredita que um medicamento de exon skipping seria adequado para a acondroplasia?
b) Como você poderia acabar com a produção excessiva de FGFR3?
c) Segundo os seus conhecimentos, quais são os principais desafios de se encontrar um tratamento para a acondroplasia?
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Escreva sua resposta no campo abaixo:
a) Sim, uma vez que os tratamentos da distrofia muscular de Duchenne necessitam de celeridade, pois o tempo de vida dos pacientes portadores dessa síndrome são curtos. Esses medicamentos tratam doenças graves ou potencialmente fatais e geralmente fornecem uma vantagem significativa em relação aos tratamentos existentes. A aprovação sob a proteção desta via pode ser baseada em estudos adequados e bem controlados mostrando que a droga produz um efeito cujo resultado final pode-se considerar como tendo benefícios e é possível prever o benefício clínico resultante dele para os pacientes (sendo: como o paciente se sente, ou funções, ou se eles sobrevivem).
b) Pode-se conseguir interromper a ação do FGFR3 por várias vias diferentes, desde bloquear a recepção do sinal bioquímico ou pelo bloqueio dos ativadores da proteína FGFR3 até o de contrabalançar o efeito de uma de suas cascatas químicas, através do estímulo de uma cascata antagonista.
Por exemplo, você pode bloquear os sinais com anticorpos concebidos para conectarem-se a ela. Existem pelo menos três anticorpos contra o FGFR3 publicados na literatura, os quais têm sido explorados em estudos clínicos para o câncer ativado por FGFR3.
Pode-se bloquear os os ativadores com pequenas moléculas chamadas inibidores de tirosina quinase, ou você também pode estimular outros sinais da célula (outro receptor) para reduzir a atividade do FGFR3, como observamos com o vosoritide, um análogo do peptídeo natriurético tipo C (CNP), atualmente em um estudo clínico de fase 2 para a acondroplasia. O vosoritide imita o CNP ao se ligar ao seu receptor localizado na membrana celular do condrócito (como o FGFR3). O receptor é ativado e sua sinalização intercepta a MAPK, a principal cascata de sinalização do FGFR3, inibindo-a.
c) Devido ao fato de ser uma condição patológica rara, os investimentos são escassos para essas doenças. Desde a pesquisa até o desenvolvimento de drogas eficientes para tratamentos de doenças raras muitos critérios são avaliados e os mais relevantes para indústria farmacêutica é o retorno financeiro que a nova droga poderá proporcionar. Considero este o maior desafio, entretanto outros desafios também podem ser adicionados.
Padrão de resposta esperado
a) Não seria adequado, porque a proteína completa está sendo formada, diferentemente da aplicação na DMD, em que a proteína é truncada.
b) Por meio do desenvolvimento de uma vacina ou de um anticorpo que se ligasse à proteína mutada, levando à sua degradação. Outra abordagem seria o uso de medicamentos que corrigissem a mutação no gene (terapia gênica).
c) Diferentemente da DMD, que se manifesta na infância, a acondroplasia apresenta seus primeiros sinais antes do nascimento. Dessa forma, qualquer tratamento teria de ser realizado durante o pré-natal. Outro desafio seria não degradar a FGFR3 em excesso, o que poderia levar à morte do feto.
INFOGRÁFICO
Com o aprimoramento das técnicas de manipulação do DNA, ocorreu o surgimento das biofábricas. Elas permitem a produção de fármacos por plantas modificadas geneticamente em grande escala. O mais interessante nessa técnica é que, em vez de utilizarem bactérias e outros microrganismos para produzir substâncias de interesse, a indústria farmacêutica pode desenvolver esses produtos dentro de plantas, como o milho, por exemplo. 
Confira no Infográfico como é feita a produção de uma biofábrica.
CONTEUDO DO LIVRO
A biotecnologia foi uma das áreas do conhecimento que mais avançou nos últimos anos. Com o surgimento da engenharia genética e a possibilidade de manipulação de genes, foi possível selecionar e clonar porções específicas do nosso DNA para que produzissem proteínas ou moléculas terapêuticas em grandes quantidades, possibilitando, assim, o surgimento dos biofármacos.
No capítulo Genes e medicamentos, da obra Biotecnologia, você vai ter a oportunidade de saber mais sobre as aplicações da biotecnologia moderna na produção de fármacos e no tratamento de doenças.
Boa leitura.
DICA DO PROFESSOR
Com o avanço da biotecnologia, se tornou possível produzir em laboratório anticorpos monoclonais, ou seja, anticorpos específicos para uma única região do antígeno, presente nas células estranhas ao organismo. Essa característica particular desses anticorpos permite que eles sejam aplicados de forma promissora na terapia de diversas doenças, sendo amplamente utilizados para o tratamento de diversos tipos de câncer.
Nesta Dica do Professor, você vai ter a oportunidade de conhecer um pouco mais sobre a técnica de produção de anticorpos monoclonais.
EXERCÍCIOS
1)A biotecnologia permite a manipulação de genes para a produção de plantas e animais transgênicos, biofármacos, vacinas, entre outras tantas aplicações. Sobre a biotecnologia, é possível afirmar:
e)
A primeira utilização da biotecnologia foi realizada por culturas muito antigas, como a do Egito, que já utilizava a fermentação para produzir pão. 
RESPOSTA CORRETA
A tecnologia do DNA recombinante permitiu a expressão de proteínas em microrganismos e células hospedeiras, como a bactéria Escherichia coli. A insulina artificial ou recombinante foi o primeiro produto produzido utilizando a tecnologia do DNA recombinante comercializado mundialmente. Para a produção de DNA recombinante, a sequência de DNA de interesse é inserida em vetores de clonagem, como plasmídeos, por exemplo, utilizando a enzima DNA-ligase. A biotecnologia moderna faz uso da multidisciplinaridade, ou seja, a combinação dos conceitos biológicos da genética, biologia celular, zoologia, botânica, ecologia, bioética, entre outras. A primeira utilização da biotecnologia foi realizada por culturas muito antigas, como as da Mesopotâmia e do Egito, que já utilizavam a fermentação para produzir pão, convertendo uma fonte de alimento em outra.​​​​​​​
2)
A técnica de DNA recombinante é muito utilizada na produção de fármacos biotecnológicos. A respeito dessa ferramenta, podemos afirmar:
b) errei
Resposta correta: Permite introduzir um gene humano numa bactéria para que esta produza uma determinada proteína humana.
RESPOSTA CORRETA
A técnica de DNA recombinante permite juntar na mesma molécula de DNA genes provenientes de espécies diferentes,como, por exemplo, introduzir um gene humano numa bactéria, para que as bactérias se multipliquem e assim produzam inúmeras cópias desse gene e consequentemente o produto desse gene. O processo utiliza dois tipos de enzimas, as enzimas de restrição e a enzima DNA-ligase. A enzima de restrição tem a capacidade de selecionar zonas específicas do DNA e cortá-lo nesses locais específicos para obter o gene de interesse de uma espécie. Esse gene de interesse é posteriormente colocado num vetor por meio da enzima DNA-ligase, produzindo assim o DNA recombinante. Com a nova molécula de DNA recombinante formada, o vetor é introduzido num organismo receptor (que pode ser uma bactéria), que vai passar a produzir a proteína formada pelo gene de interesse.
3)
O uso da biotecnologia tem permitido a produção de diversos fármacos de forma eficiente e em escala industrial. Sobre esses fármacos, é correto afirmar:
b)
A insulina foi a primeira forma farmacêutica obtida por biotecnologia aprovada pelo FDA e comercializada.​​​​​​​
 RESPOSTA CORRETA
Os antibióticos penicilina, cefalosporina e estreptomicina têm sido produzidos eficazmente por meio de técnicas de biotecnologia. A insulina foi a primeira forma farmacêutica obtida por biotecnologia aprovada pelo FDA e comercializada. A vacina contra a dengue, produzida pelo Instituto Butantan, tem se mostrado eficaz nos ensaios clínicos e é composta pelas quatro cepas dos vírus que foram atenuados, ou seja, sofreram modificações específicas em seu genoma que os tornaram menos ativos. A somatropina recombinante foi aprovada para uso em crianças. 
4)
Com o avanço dos conhecimentos em biologia molecular, biologia celular e imunologia, novas estratégias biotecnológicas foram desenvolvidas, permitindo o advento das vacinas gênicas. A respeito dessas vacinas, podemos afirmar:
b)
Vacinas gênicas têm sido aplicadas contra uma diversidade de agentes patogênicos, bem como contra antígenos tumorais.
 RESPOSTA CORRETA
As vacinas de DNA consistem em um vetor de expressão contendo genes que codificam um ou mais antígenos imunogênicos de interesse, desse modo desencadeando a resposta imune no organismo. Essas vacinas têm sido aplicadas contra uma diversidade de agentes patogênicos, bem como contra antígenos tumorais. Algumas vantagens das vacinas gênicas são que, diferentemente das vacinas com o vírus atenuado, elas não revertem para a forma virulenta e, além disso, a indução da resposta imune é específica contra os antígenos gerados. Uma notícia boa é que vacinas gênicas como para o vírus da hepatite B e para o papilomavírus humano (HPV) já estão disponíveis no mercado para aplicação na população.
5)
Os anticorpos monoclonais têm sido uma ferramenta útil para o tratamento de diversas doenças graves, como o câncer. Sobre esses anticorpos, é correto afirmar:
c)
Na área de oncologia, uma nova geração de medicamentos está baseada na capacidade dos anticorpos monoclonais em reconhecer antígenos específicos de tumores e induzir resposta imune contra as células cancerosas.
 RESPOSTA CORRETA
Os anticorpos monoclonais têm sido muito utilizados na clínica para o tratamento de diversas doenças, incluindo o câncer. Na oncologia, o uso desses anticorpos está baseado em sua capacidade de reconhecer antígenos específicos de tumores e induzir resposta imune contra as células cancerosas. Esses anticorpos são atrativos na terapêutica principalmente devido à sua alta especificidade, uma vez que são produzidos por um único linfócito B parental, que é imortalizado, produzindo sempre os mesmos anticorpos, em resposta a um antígeno específico. Para a produção dos anticorpos monoclonais, são utilizados hibridomas, que nada mais são do que linhagens celulares desenvolvidas a partir da fusão de duas células para produzir um anticorpo desejado em grande quantidade.
A biotecnologia permitiu o surgimento das vacinas antitumorais. Essas vacinas contêm anticorpos antitumorais e são administradas em pacientes com a finalidade de intensificar a resistência ao crescimento tumoral. ​​​​​​​ 
Confira as etapas do desenvolvimento de uma vacina cujo objetivo é estimular o sis​​​​​​​tema imune a combater o câncer.
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https://g1.globo.com/bemestar/noticia/terapia-genetica-para-o-cancer-deve-chegar-ao-brasil-em-2018.ghtml