Aula 6 Aplicações das técnicas de DNA recombinante

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Biotecnologia
Profª Natália Faria Romão
Bióloga / Mestre em genética e toxicologia
Esp. Microbiologia de alimentos e Avançada
Doutoranda: Biotecnologia - BIONORTE
Organismos Genéticamente Modificados 
(OMG)
Estudos das estruturas dos genes
Criação de modelos animais
Obtenção de proteínas heterólogas
Organismos 
Geneticamente 
Modificados
• Organismos geneticamente modificados
(OMG) ou transgênicos, são aqueles que
recebem e incorporam genes de outras
espécies, através da técnica do DNA
recombinante.
Organismos Genéticamente Modificados
Objetivos
Transgênicos: obtenção de características
específicas por um organismo de interesse.
Resultados na área de transgenia já são
alcançados desde a década de 70 -
desenvolvida a técnica do DNA
recombinante.
1º transgênico: Escherichia coli, que sofreu
adição de genes humanos para a produção
de insulina na década de 1980.
Organismos Geneticamente Modificados
Os alimentos transgênicos são
modificados geneticamente em
laboratórios com o objetivo de conseguir
melhorar a qualidade do produto.
Os genes de plantas e animais são
manipulados e muitas vezes combinados.
Os organismos geneticamente
modificados, depois da fase laboratorial,
são implantados na agricultura ou na
pecuária.
Alimentos transgênicos
Na agricultura, por exemplo, uma
técnica muito utilizada é a introdução
de genes que conferem tolerância a
herbicidas.
Alimentos transgênicos
 Características de primeira geração (input traits):
 vantagens agronômicas simples, ou seja, dependentes
de genes únicos ou de alguns poucos genes, dirigidas
para a solução de estresses ambientais.
 Essas incluem:
 tolerância a herbicidas,
 resistência a insetos e alguns produtos resistentes a
vírus.
 Plantas que incorporaram vantagens como a tolerância
a metais tóxicos do solo, ao frio e a outros estresses
abióticos.
Alimentos transgênicos
Primeira Geração
Primeira Geração
 A alta taxa de adoção de culturas: a satisfação
dos agricultores com produtos que oferecem
benefícios significativos, como manejo mais flexível,
menor trabalho e mais alta produtividade, além de
benefícios econômicos e ambientais, pelo
decréscimo no uso de agroquímicos.
Alimentos transgênicos
Primeira Geração
 Exemplos:
 o mamão papaia (vírus da mancha anelar),
 o milho,
 soja
 e algodão que são fortalecidos contra insetos que
devoram as plantações.
 a batata que resiste a pragas e reduz absorção de
óleo durante o processo de fritura.
Alimentos transgênicos
Resistência a insetos no algodão
http://agents.cirad.fr/index.php/Thierry+BREVAULT
http://extension.missouri.edu/p/ipm1025-2
http://textbook.s-anand.net/ncert/class-
xii/biology/12-biotechnology-and-its-applications
Primeira Geração
Resistência insetos: MON810
Sesamia nonagrioides
Ostrinia nubilalis - Pirale
Primeira Geração
Qual é o interesse do MON810 para os 
Açores
• Aumentar a produtividade do milho, dado
que a planta, é sistematicamente atacada
por insetos.
• Será possível 
combater-se assim a 
lagarta da pastagem?
Mythimna unipuncta
Primeira Geração
 A empresa Monsanto recebeu parecer favorável da
CTNBio à produção em escala comercial da
semente de soja transgênica Roundup Ready
resistente à aplicação de herbicida à base de
Glifosate da mesma empresa, em dezembro de
1998.
 O parecer técnico-científico baseia-se na conclusão
de que a soja geneticamente modificada não oferece
riscos a saúde humana ou animal, e nem ao meio
ambiente.
Alimentos transgênicos
Primeira Geração
Segunda Geração
 Características introduzidas:
melhoria na qualidade do produto.
Benefícios que serão mais evidentes para os
consumidores.
 A primeira característica de qualidade:
Alimentos transgênicos
 o amadurecimento
retardado no tomate (Longa
Vida), aprovado para
comercialização nos Estados
Unidos em 1994.
 A cenoura mais doce e contendo
doses extras de betacaroteno;
 O arroz com mais proteínas;
 A batata com retardo de
escurecimento;
 A soja com genes de castanha-do-
pará que aumenta seu valor
nutritivo.
Alimentos transgênicos
Segunda Geração
• O alimento pode ser enriquecido com um
componente nutricional essencial.
• Pode prevenir, reduzir ou evitar riscos de doenças,
ou iogurtes fermentados com microorganismo
geneticamente modificados que estimulem o
sistema imunológico.
• Resistência ao ataque de insetos, seca ou geada.
• Aumento da produtividade agrícola – plantas
resistentes à herbicidas.
• Uso de menos pesticidas.
• Plantas com maior vida comercial.
Alimentos transgênicos
• Abacaxi: aumento no teor de açúcares
• Ameixa, mamão, melão, morango, pêra: amadurecimento 
retardado
• Alface: menos deterioração pós-colheita
• Arroz: enriquecido com vitamina A
• Brócolis: maior tempo de vida útil
• Café: redução no teor de cafeína
• Feijão: com inserção de gene da castanha-do-pará para produzir 
mais metionina.
• Girassol: melhor qualidade protéica
• Maçã: aumento de carboidratos e alteração no amadurecimento
• Mandioca: melhor composição nutricional
• Tomate: alteração no perfil de açúcares, elevação na proporção de 
licopeno, aumento de enzimas antioxidantes
• Trigo: melhor digestibilidade e melhor qualidade protéica
• Uva: incremento de sabor.
Alimentos Transgênicos
DESVANTAGENS
• Resistência das bactérias existentes no organismo 
humano a antibióticos.
• Incerteza sobre os riscos à saúde humana.
• Alergias alimentares.
• Perca da diversidade genética na agricultura.
• Variedades de plantas susceptíveis ao ataque de 
pragas e doenças.
• Surgimento de superpragas.
• Extermínio de insetos benéficos para a agricultura.
• Mudanças na vida microbiana do solo.
Organismos Transgênicos
• Segundo empresas, produtores e cientistas
– Nova tecnologia que vai aumentar a
produtividade e baratear o preço do produto,
além de permitir a redução dos agrotóxicos
utilizados
• Segundo ambientalistas e outra parcela de
pesquisadores:
– produto perigoso: ainda não se conhece nem os
seus efeitos sobre a saúde humana nem o
impacto que pode causar ao meio ambiente.
– torna a agricultura e os agricultores reféns de
poucas empresas que detêm a tecnologia
Organismos Transgênicos
• Muitos consideram um modelo insustentável
– O aumento no uso de agroquímicos coloca em
cheque o futuro dos nossos solos e de nossa
biodiversidade agrícola
• Diante da crise climática em que vivemos
– Preservação da biodiversidade funciona como
uma garantia de que teremos opções viáveis de
produção de alimentos no futuro e estaremos
prontos para os efeitos das mudanças climáticas
sobre a agricultura.
Organismos Transgênicos
• Em geral, as preocupações em torno dos
transgênicos se dão em três ordens de
problemas:
Organismos Transgênicos
Segurança alimentar
Meio ambiente
Aspectos socioeconômicos
• Manipulação da herança genética com
fins eugênicos (depuração da espécie);
• Obtenção de microrganismos com
características antes inexistentes
(resistência a antibióticos; produção de
toxinas, doenças).
Problemas Éticos
• Segurança alimentar: é reconhecido pelos próprios
pesquisadores o fato de que ainda não se sabe
como funcionam as toxinas ou as substâncias
alergênicas nos produtos modificados.
Problemas Éticos
• Foi enxertado no milho, gene de bactéria
Bacillus thuringiensis (Bt), com instruções
para fabricar substância tóxica para insetos,
mas não para o homem. A planta
tornou-se um inseticida;
• Em 1999 foi feita experiência com pólen de
milho transgênico e44% das borboletas
monarca (não alvo) morreram.
Problemas Éticos
• Colocou-se gene da castanha-do-pará no
feijão para corrigir a proteína, pobre em
Metionina (aminoácido essencial).
• O novo feijão (PGM), acabou fugindo do
controle e, ao assumir mais metionina,
assumiu também as substâncias alergênicas
presentes na castanha-do-pará.
Problemas Éticos
• Meio ambiente - ainda não se sabe:
– Controlar a eventual criação imprevista de
novas plantas e de plantas daninhas;
– Controlar a transferência de genes para parentes
próximos de maneira a não poluir outras
plantações;
Problemas Éticos
• Meio ambiente - ainda não se sabe:
– Calcular as eventuais perdas em termos de
biodiversidade e, portanto, como controlar o
desperdício de recursos biológicos;
– como prever efeitos adversos aos vários ciclos
ecológicos;
Problemas Éticos
• Aspectos socioeconômicos - ainda não sabe: 
– como limitar o poder oligopólico das empresas 
produtoras de sementes; 
– como controlar a concentração do conhecimento; 
Problemas Éticos
• Aspectos socioeconômicos - ainda não sabe: 
– como regular a questão da propriedade intelectual;
– como atenuar a competitividade no setor agrícola;
– como reduzir, de fato, a fome no mundo.
Problemas Éticos
Terceira Geração
Alimentos transgênicos
Vacinas comestíveis
Animais Transgênicos
Proteínas recombinantes
 Vantagem:
Não necessitam ser refrigeradas, pois o alimento
protege as proteínas da degradação.
Dentro das células vegetais, as vacinas
encontram-se protegidas do suco gástrico, sendo
liberadas gradativamente já no intestino
delgado.
 Desde o início das pesquisas com vacinas em
alimentos, os pesquisadores desconfiavam que
estas vacinas também teriam ação sobre a
imunidade mucosal.
Alimentos transgênicos
Vacinas Comestíveis
 Muitos agentes patológicos entram no corpo via
nariz, boca ou órgãos genitais;
 A primeira defesa do organismo é uma série de
membranas mucosas, localizadas nestas regiões.
 As vacinas injetáveis, em geral, não estimulam a
defesa mucosal;
 As vacinas comestíveis, teoricamente, deveriam ser
mais ativas nesta imunidade, pois entra em
contato íntimo com a mucosa do intestino.
 Deveriam, portanto, serem capazes de ativar a
imunidade mucosal e sistêmica.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
 A maior parte dos cientistas envolvidos com
vacinas comestíveis está pesquisando formas de
combater a diarréia, que é provocada por vários
agentes, como o Norwalk virus, o Vibrio cholerae e
Escherichia coli.
 A única terapia disponível é a re-hidratação, mas
algumas vezes não é suficiente. Não existe vacina,
ainda, de alcance mundial para a doença. No
Brasil, a morte por diarréia é, infelizmente, muito
comum em várias regiões.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
 Em 1995, William H. R. Langridge obteve tomates e
batatas com vacinas para as três principais causas
da diarreia.
 Alimentando animais (ratos, coelhos e macacos)
com estas frutas ou tubérculos:
Resultados excelentes: as cobaias tiveram
respostas positivas de imunidade mucosal e
sistêmica, e não contraíram a doença quando
expostas aos agentes patológicos reais.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
 Em 1997, vinte voluntários comeram batatas não
cozidas, contendo a sub-unidade B da toxina da E.
coli.
 Todos apresentaram estímulos das imunidades
sistêmica e mucosal.
 O mesmo grupo comeu outras batatas, contendo
vacina contra o Norwalk virus; 19 dos vinte tiveram
resultados positivos.
 No ano seguinte, Hilary Koprowski do Thomas
Jefferson deu alface geneticamente modificada
para conter um antígeno da hepatite B para três
voluntários; dois ficaram imunes a doença.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
 As vacinas comestíveis são, de fato, eficazes.
 A comunidade científica vê com bons olhos e vários
órgãos de saúde pública, como a NIH e a Unicef, já
investem bastante dinheiro nesta área.
 Entretanto, várias questões ainda devem ser
respondidas, e vários problemas precisam ser
resolvidos, antes da liberação em massa destas
vacinas.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
As batatas são ideais: se propagam
rapidamente e podem ser estocadas por
longos períodos.
A desvantagem é que devem ser ingeridas sem
cozimento, o que não é uma prática comum.
 As folhas de tabaco, extensivamente estudadas,
não fazem parte da dieta de nenhuma população.
 As bananas não precisam ser cozidas, mas suas
árvores levam anos para dar frutos, e estes são
sazonais. Além disso, após colhidas as bananas
apodrecem rapidamente.
 Por isso, mais plantas tem sido testadas, como
alface, cenouras, amendoins, trigo, milho arroz e
soja.
Vacinas Comestíveis
Alimentos transgênicos
 Outra questão:
o consumo cotidiano de vacinas: tolerância oral
o organismo pode simplesmente passar a
desligar suas defesas contra estas proteínas, se
tornando suscetível ao ataque do agente
patológico real.
 Cientistas advertem para o fato de que a mãe que
come o alimento com vacina estaria indiretamente
vacinando o seu filho, quer seja o feto, através da
placenta, ou o bebê, pela amamentação.
Alimentos transgênicos
Vacinas Comestíveis
 Em 1997, o primeiro bovino transgênico, a vaca
Rosie, produzia leite enriquecido com a proteína
humana lactoalbumina.
 Esse leite transgênico é mais nutritivo para
humanos que o leite natural, e poderia ser
introduzido na alimentação de crianças com
carência de nutrientes específicos.
 Há também pesquisas em curso voltadas para a
produção de leite transgênico contendo as
proteínas necessárias para o tratamento de
doenças como fenilcetonúria, enfisema hereditário
e fibrose cística.
Animais Transgênicos
Animais Transgênicos
 Recentemente foi aprovada pela Agência Européia de
Medicina a produção pioneira de antitrombina humana
pela empresa americana GTC Biotherapeutics, valendo-
se de cabras transgênicas como biorreatores.
 O novo medicamento se chama Atryn e será
comercializado no próximo ano na Grã-Bretanha e em
outros países europeus.
 A antitrombina é uma proteína presente no sangue com
propriedades anti-coagulantes e antiinflamatórias, que
pode ser utilizada no tratamento de portadores de uma
doença genética rara conhecida como deficiência
hereditária de antitrombina.
 A tecnologia utilizada para o desenvolvimento
de animais trangênicos, conduz de alguma
forma a dois grandes problemas cruciais: a
eficiência e a velocidade com que um produto
comercial pode ser produzido.
 Os métodos em andamento, levam à baixa
natalidade e pouco sucesso de vida (10%) dos
animais transgênicos. A eficiência da
transferência nuclear é baixa e muitos embriões
sofrem anomalias e são inviáveis.
Animais Transgênicos
Suínos alterados 
geneticamente
em laboratório produzem 
gordura
que faz bem para o coração!
Mosquito Transgênico 
Incapaz de transmitir a 
dengue!
Animais Transgênicos
Criado no EUA, o
primeiro primata
geneticamente modificado
do mundo, teve um gene
do animal marinho inserido
em seu DNA.
Nova cobaía transgênica
–muito mais semelhante
ao homem do que os
tradicionais ratos
modificados de laboratório.
Animais Transgênicos
Porcos
Inglaterra – uma porca de 100 kg gerou 5 porquinhas 
idênticas. 
Conquista de
importância – porcos
poderão ser fornecedores
geneticamente potenciais
de órgãos
Animais Transgênicos
Porcos
Geração de modelos animais para estudos biomédicos e 
xenotransplantes
Objetivos Científicos:
• Simular doenças humanas por meio de pesquisas
biomédicas, usando animais geneticamente modificados.
Ex: ratos, coelhos e macacos
Animais Transgênicos
Animais TransgênicosO peixe-zebra também conhecido popularmente como paulistinha ou
bandeirinha foi o primeiro animal geneticamente modificado a ser
vendido em grande escala. Observe o detalhe das características do peixe
antes e depois da transgenia.
Peixe Glofish: resultado do peixe-zebra 
geneticamente modificado.
Peixe-zebra: primeiro animal genetica-
mente modificado para fins comerciais.
BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio
Tecnologias de manipulação do DNA: riscos e benefícios
Imagem: www.glofish.com / the use of this image is free for 
any purpose. 
Imagem: Marrabbio2 / public domain.
Animais Transgênicos
 Você acha que a sociedade
deveria ser melhor informada sobre
os alimentos transgênicos?
 Você tem o hábito de ler rótulos
e embalagens para conhecer a
origem dos produtos que consome?
Confronte as ideias e tire suas 
próprias conclusões!
Símbolo de transgênico:
é obrigatória a presença
deste símbolo nos
rótulos dos produtos que
contenham acima de 1%
de OGM em sua
composição.
BIOLOGIA, 3º Ano do Ensino Médio
Tecnologias de manipulação do DNA: riscos e benefícios
T
Animais Transgênicos
Países Produtores de Transgênicos
A soja geneticamente modificada foi a principal
lavoura de transgênicos em 2005, ocupando
54,4 milhões de hectares (60% da área GM
global).
Seguida pelo milho (21,2 milhões de hectares
com 24% da área GM global).
Algodão (9,8 milhões hectares com 11%)
Canola (4,6 milhões de hectares com 5,0% da
área global semeada com lavouras GM).
BRASIL: Transgênicos
2º Maior produtor de transgênicos do mundo
(COASUL, 2016).
Em apenas 5 anos, o Brasil se tornou o maior
produtor de grãos transgênicos do mundo, ficando
atrás somente dos EUA.
O país aprovou 33 sementes geneticamente
modificadas.
A aprovação dos grãos transgênicos ganhou força
após a criação da CTNBio (Comissão Técnica
Nacional de Biossegurança) em 2005.
Atualmente, o órgão leva menos de um ano para
liberar a produção comercial de produtos
geneticamente modificados.