Contribuições da engenharia genética no tratamento de doenças / Contributions of genetic engineering in the treatment of diseases

No decorrer do desenvolvimento científico, a engenharia genética encontrou aplicação em quase todas as áreas das ciências naturais. As aplicações dessa biotecnologia podem envolver terapia gênica, epigenética, biologia sintética, defesas antivirais, medicamentos, controle de vetores de doenças, reprodução humana, etc. Esta revisão tem como objetivo descrever como a engenharia genética contribuiu com o tratamento de doenças, além de analisar e discutir os principais métodos e mudanças ocorridos no decorrer do desenvolvimento dessa biotecnologia. Entre os meses de outubro de 2019 e fevereiro de 2020, foram buscados artigos nas bases de dados Bireme, PubMed e EBSCO, foram incluídos os artigos científicos completos publicados no período de 2010 a 2020. Os resultados dessa revisão mostram a engenharia genética é amplamente usada no tratamento de diversas doenças, existem pesquisas com HIV, câncer, hepatite b, células tronco, entre outras. Além disso, a engenharia genética é usada também em outras áreas como agricultura e pecuária, desenvolvendo meios mais eficazes na produção de alimentos. A engenharia genética está no caminho de se tornar uma realidade cheia de oportunidades e desafios, esta pesquisa mostra resultados promissores que corroboram para a otimização do tratamento de diversas doenças.

CRISPR: Edição genômica aplicada à Oncologia / CRISPR: Genomic editing applied to Oncology

O sistema CRISPR é uma ferramenta de engenharia genômica, que foi descoberta, inicialmente, como um mecanismo de imunidade bacteriana contra vírus invasores, sendo adaptada, posteriormente, para edição gênica em células de mamíferos. A técnica sobrepôs-se às surgidas anteriormente por ser extremamente versátil, simples, específica e de baixo custo. O câncer é caracterizado por ser uma doença que apresenta acúmulo de múltiplas alterações genéticas e epigenéticas no genoma, podendo, assim, ser alvo da técnica CRISPR a fim de modificar genes envolvidos com a doença, buscar novas alternativas de tratamento e criar modelos de estudo. Com base nisso, o objetivo deste estudo é descrever como o sistema CRISPR tem sido aplicado na Oncologia. O trabalho trata-se de uma revisão de literatura, buscando reunir e sintetizar resultados acerca da aplicação de CRISPR no câncer e os principais tipos de neoplasias que são alvos da técnica. A coleta de informações foi realizada nas bases de dados Bireme e Pubmed por meio dos descritores “sistema CRISPR-Cas” e “neoplasias”, nos idiomas português e inglês. Os critérios de inclusão envolveram a utilização de artigos na íntegra, no idioma inglês e publicados nos últimos 6 anos, totalizando 20 artigos. Tendo em vista que o câncer está entre as principais causas de morte e de problemas de saúde pública, e sabendo que se trata de uma doença causada por alterações genéticas, CRISPR surge como uma técnica promissora na pesquisa, diagnóstico e tratamento dessa patologia. A técnica tem sido utilizada, principalmente, para o silenciamento de oncogenes e genes supressores de tumor, tanto in vitro quanto in vivo, a fim de obter modelos de estudo e avaliar o envolvimento de genes no processo de tumorigênese. Esses resultados satisfatórios sugerem que a aplicação da técnica na Oncologia é promissora e sua utilização diretamente em seres humanos, apesar de ainda requerer aprimoramento de inúmeros processos, pode se tornar uma realidade

Ação antibacteriana e antifúngica do extrato da erva-mate e avaliação da toxicidade em Artemia Salina / Antibacterial and antifungal action of yerba mate extract and evaluation of toxicity in Artemia Salina

A erva-mate utilizada para o preparo do chimarrão, muito consumido na região sul do Brasil, vem levantando amplas discussões em relação aos benefícios terapêuticos e efeitos colaterais do seu consumo. De acordo com estimativas do Instituto Nacional do Câncer (INCA) para neoplasia de cavidade oral em 2018, os estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Paraná apresentaram as maiores frequências do país, sendo que a população masculina foi a mais atingida, com uma média de 13,04 casos a cada 100 mil habitantes. Acredita-se que a agressão térmica sobre a mucosa oral e esofágica possa ter relação com a oncogênese, além disso, substâncias presentes na erva-mate, como hidrocarbonetos, podem ter forte ação carcinogênica. Por outro lado, evidências científicas apontam diversas propriedades que seriam benéficas para a saúde humana. Sendo assim, este estudo tem como objetivo avaliar a citotoxicidade da erva-mate em Artemia salina (espécie biomarcadora de referência para toxicidade) e testar a capacidade antibacteriana e antifúngica em microrganismos patogênicos da cavidade oral. A coleta de dados foi realizada em três etapas cruciais: produção dos extratos, determinação da capacidade antibacteriana e antifúngica, através do teste de halo de inibição do crescimento microbiano e avaliação da toxicidade em Artemia salina. Em relação as propriedades terapêuticas, observou-se que o extrato da erva-mate mostrou atividade antibacteriana em Streptococcus mutans e Escherichia coli e atividade antifúngica em Candida albicans. Por outro lado, indicou atividade biológica tóxica em Artemia salina. Este, caracterizou-se como um estudo preliminar em que a erva-mate apresentou propriedades terapêuticas como a capacidade antibacteriana e antifúngica, mas também indicou, que a erva-mate pode ser citotóxica, portanto, novos estudos para avaliar os possíveis efeitos colaterais e até mesmo carcinogênicos do consumo da erva-mate são necessários

Alterações citogenéticas associadas a infertilidade humana/Cytogenetic alterations associated with human infertility

A infertilidade é a ausência da gravidez por um ano ou mais, sendo considerado um problema mundial de saúde pública. As alterações mais comuns são de fatores masculinos, contribuindo na maioria das vezes com 50% da infertilidade do casal. Já as alterações de causa feminina contribuem em até 40%. Outros 10% são de causas desconhecidas. Dentre os inúmeros exames que podem ser realizados, o principal é o cariótipo, realizado na citogenética, tendo como principal técnica o bandeamento G. O objetivo deste trabalho é identificar as principais alterações citogenéticas associadas a infertilidade em pacientes que procuraram consultoria citogenética. Este estudo foi realizado no Serviço de Análises Especializadas Sani Ltda, localizado no município de Passo Fundo (Rio Grande do Sul). A coleta de dados foi realizada em laudos e questionários de exames citogenéticos realizados no período de março de 2013 a março de 2019, com os seguintes critérios utilizados: sexo, idade, cidade de origem, número de células contadas, especialidades médicas que solicitaram o exame citogenético e resultado do exame citogenético. A quantidade de laudos e questionários analisados foi de 442, sendo que 227 deram alterados, sendo 112 mulheres e 115 homens. As alterações citogenéticas encontradas envolveram, Síndrome de Klinefelter e variações polimórficas, como a variação no tamanho de heterocromatina, variações envolvendo satélites, deleção, inversão e translocação de cromossomos. Essas alterações encontradas são as principais relacionadas a citogenética. Com tudo, a análise do cariótipo está evoluindo e cada vez melhor, facilitando a identificação de pequenas anomalias estruturais nos cromossomos

Micronúcleos em fumantes e etilistas

Os micronúcleos são fragmentos de DNA que se separam do núcleo resultando em instabilidade celular. O seu aparecimento pode estar associado a exposição a substâncias genotóxicas, tais como o álcool e o cigarro. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em uma população ao acaso, se a exposição social a estes fatores implicaria na formação de micronúcleos. Para isso, foram coletadas células da mucosa oral de sujeitos entre 18 e 83 anos. Os resultados das análises celulares foram associados às informações fornecidas pelos sujeitos em seus respectivos prontuários odontológicos. Os resultados demonstraram que 100% dos sujeitos que apresentaram micronúcleos eram fumantes e/ou etilistas. Entretanto, entre os sujeitos não fumantes e não etilistas, 17% também apresentaram micronúcleos, indicando que outros fatores poderiam ser responsáveis pelo desenvolvimento destas alterações nestes sujeitos. Nossos resultados indicam que o consumo destas substâncias parece representar uma condição necessária para promover a instabilidade celular, porém não suficiente, pois outros fatores também podem estimular a sua formação

Análise da variabilidade genética em genótipos de milho crioulo (Zea mays ssp. mays)

O milho é uma das principais espécies cultivadas no mundo, e tem importância fundamental na alimentação de animais e humanos. Além disso, é considerado um dos cereais com maior variabilidade genética entre os cultivados, a qual é expressa nas diversas variedades crioulas existentes. Entretanto, para que toda esta variabilidade genética possa ser utilizada pelo melhoramento genético, é imprescindível o conhecimento do potencial genético destas raças. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram caracterizar diversas variedades crioulas de milho provenientes do sul do Brasil a nível fenotípico, molecular e citogenético e, com base nestes resultados, estimar a distância genética existente entre eles. Os marcadores moleculares utilizados neste trabalho foram microssatélites e AFLP. As análises morfológicas e moleculares demonstraram a existência de variação genética entre os genótipos avaliados, possibilitando o agrupamento de acordo com a distância genética existente entre eles. As análises citogenéticas indicaram a presença de poucas anormalidades nos grãos de pólen, as quais não comprometem o potencial reprodutivo dos genótipos. Estas informações podem contribuir significativamente com os programas de melhoramento que se dedicam a lançar genótipos com maior potencial agronômico

Análise da variabilidade genética em genótipos de milho crioulo (Zea mays ssp. mays)

O milho é uma das principais espécies cultivadas no mundo, e tem importância fundamental na alimentação de animais e humanos. Além disso, é considerado um dos cereais com maior variabilidade genética entre os cultivados, a qual é expressa nas diversas variedades crioulas existentes. Entretanto, para que toda esta variabilidade genética possa ser utilizada pelo melhoramento genético, é imprescindível o conhecimento do potencial genético destas raças. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram caracterizar diversas variedades crioulas de milho provenientes do sul do Brasil a nível fenotípico, molecular e citogenético e, com base nestes resultados, estimar a distância genética existente entre eles. Os marcadores moleculares utilizados neste trabalho foram microssatélites e AFLP. As análises morfológicas e moleculares demonstraram a existência de variação genética entre os genótipos avaliados, possibilitando o agrupamento de acordo com a distância genética existente entre eles. As análises citogenéticas indicaram a presença de poucas anormalidades nos grãos de pólen, as quais não comprometem o potencial reprodutivo dos genótipos. Estas informações podem contribuir significativamente com os programas de melhoramento que se dedicam a lançar genótipos com maior potencial agronômico

QTLs determination in advanced backcrosses generations in maize (Zea mays L.)

Os híbridos são os principais materiais de milho cultivados no mundo e a oportunidade de introduzir variabilidade genética nesses materiais é muito limitada, devido às altas exigências do mercado em relação à produtividade. Por essa razão, os melhoristas, em geral, utilizam o próprio germoplasma elite como fonte de variabilidade, garantindo, dessa forma, a manutenção do padrão dos seus materiais. Entretanto, muitas vezes a variabilidade desses genótipos é insuficiente, tornando necessária a busca de alelos em materiais de locais distantes, que muitas vezes apresentam problemas de adaptação ambiental. As variedades crioulas, em contrapartida, além de serem ricas em variabilidade genética, são naturalmente adaptadas às regiões de origem. A desvantagem desses materiais é que eles são agronomicamente inferiores, limitando o seu uso direto como variedade comercial ou como fonte de germoplasma. Por essa razão, um dos grandes desafios do melhoramento genético tem sido determinar estratégias que permitam a rápida e eficiente incorporação de variabilidade em materiais elite. Em milho, os principais caracteres agronômicos têm natureza quantitativa. Dessa forma, a identificação de QTLs (Quantitative Trait Loci) e a introgressão de alelos superiores, a partir de gerações avançadas de retrocruzamentos (AB-QTL, Advanced Backcrosses- QTL) entre linhagens elite e variedades crioulas, poderia ser uma estratégia para a incorporação de variabilidade. Sendo assim, os objetivos desse trabalho foram selecionar variedades crioulas com caracteres agronômicos de interesse e linhagens elite, identificar QTLs associados a caracteres agronômicos e verificar o potencial da técnica de AB-QTL para a introgressão de alelos superiores da variedade crioula na linhagem elite. Após o cruzamento entre a linhagem elite LA67 e a variedade crioula Argentino Flint, foram realizados dois retrocruzamentos com a linhagem e dois ciclos de autofecundação. A progênie resultante foi genotipada com microssatélites e fenotipada para 25 caracteres agronômicos. Foram identificados 29 QTLs e pelo menos cinco alelos superiores da variedade crioula foram introgredidos na linhagem elite. Esses resultados indicaram que a técnica de AB-QTL foi eficiente tanto para a identificação de novos QTLs quanto para a introgressão de alelos superiores da variedade crioula na linhagem elite.Most corn presently cultivated in the world are hybrids. The chances to introduce genetic variability in this material are small due to market requirements in terms of productivity. For this reason corn breeders in general use their own elite germoplasm as source of genetic variability, maintaining therefore the standard characteristics of their germoplasm. However, the variability of these genotypes might be insufficient, requiring the use of germoplasm from different locations that often do not have wide environment adaptation. The landraces, besides being rich in genetic variability, are naturally adapted to their sites of origin. The disadvantage of these materials is that they are agronomically inferior, limiting their direct use as commercial varieties or as germplasm source. For this reason one of the main challenges of genetic breeding has been to create strategies that allow a rapid and efficient incorporation of variability in elite materials. In corn the main agronomic characters are of quantitative nature. Therefore the QTLs (Quantitative Trait Loci) identification and the introgression of superior alleles from advanced generations of backcrosses (AB-QTL, Advanced Backcrosses QTL) between elite lines and landraces, could be a strategy to incorporate variability. The objectives of this work were: to select landraces with agronomic traits and elite lines, to identify QTLs associated with agronomic characters in corn, and to verify the potential of the AB-QTL technique for introgression of superior alleles from the landraces into elite lines. Two backcrosses and two self-fertilization cycles were done after crossing the elite line LA67 with the Argentino Flint landrace. The progeny was genotyped with microssatelites and phenotyped for 25 agronomic traits. Twenty nine QTLs were identified and at least five superior alleles of the landrace were introgressed into the elite line. The results indicated that the AB-QTL technique was efficient for the identification of new QTLs and for the introgression of superior alleles in the elite lines

QTLs determination in advanced backcrosses generations in maize (Zea mays L.)

Os híbridos são os principais materiais de milho cultivados no mundo e a oportunidade de introduzir variabilidade genética nesses materiais é muito limitada, devido às altas exigências do mercado em relação à produtividade. Por essa razão, os melhoristas, em geral, utilizam o próprio germoplasma elite como fonte de variabilidade, garantindo, dessa forma, a manutenção do padrão dos seus materiais. Entretanto, muitas vezes a variabilidade desses genótipos é insuficiente, tornando necessária a busca de alelos em materiais de locais distantes, que muitas vezes apresentam problemas de adaptação ambiental. As variedades crioulas, em contrapartida, além de serem ricas em variabilidade genética, são naturalmente adaptadas às regiões de origem. A desvantagem desses materiais é que eles são agronomicamente inferiores, limitando o seu uso direto como variedade comercial ou como fonte de germoplasma. Por essa razão, um dos grandes desafios do melhoramento genético tem sido determinar estratégias que permitam a rápida e eficiente incorporação de variabilidade em materiais elite. Em milho, os principais caracteres agronômicos têm natureza quantitativa. Dessa forma, a identificação de QTLs (Quantitative Trait Loci) e a introgressão de alelos superiores, a partir de gerações avançadas de retrocruzamentos (AB-QTL, Advanced Backcrosses- QTL) entre linhagens elite e variedades crioulas, poderia ser uma estratégia para a incorporação de variabilidade. Sendo assim, os objetivos desse trabalho foram selecionar variedades crioulas com caracteres agronômicos de interesse e linhagens elite, identificar QTLs associados a caracteres agronômicos e verificar o potencial da técnica de AB-QTL para a introgressão de alelos superiores da variedade crioula na linhagem elite. Após o cruzamento entre a linhagem elite LA67 e a variedade crioula Argentino Flint, foram realizados dois retrocruzamentos com a linhagem e dois ciclos de autofecundação. A progênie resultante foi genotipada com microssatélites e fenotipada para 25 caracteres agronômicos. Foram identificados 29 QTLs e pelo menos cinco alelos superiores da variedade crioula foram introgredidos na linhagem elite. Esses resultados indicaram que a técnica de AB-QTL foi eficiente tanto para a identificação de novos QTLs quanto para a introgressão de alelos superiores da variedade crioula na linhagem elite.Most corn presently cultivated in the world are hybrids. The chances to introduce genetic variability in this material are small due to market requirements in terms of productivity. For this reason corn breeders in general use their own elite germoplasm as source of genetic variability, maintaining therefore the standard characteristics of their germoplasm. However, the variability of these genotypes might be insufficient, requiring the use of germoplasm from different locations that often do not have wide environment adaptation. The landraces, besides being rich in genetic variability, are naturally adapted to their sites of origin. The disadvantage of these materials is that they are agronomically inferior, limiting their direct use as commercial varieties or as germplasm source. For this reason one of the main challenges of genetic breeding has been to create strategies that allow a rapid and efficient incorporation of variability in elite materials. In corn the main agronomic characters are of quantitative nature. Therefore the QTLs (Quantitative Trait Loci) identification and the introgression of superior alleles from advanced generations of backcrosses (AB-QTL, Advanced Backcrosses QTL) between elite lines and landraces, could be a strategy to incorporate variability. The objectives of this work were: to select landraces with agronomic traits and elite lines, to identify QTLs associated with agronomic characters in corn, and to verify the potential of the AB-QTL technique for introgression of superior alleles from the landraces into elite lines. Two backcrosses and two self-fertilization cycles were done after crossing the elite line LA67 with the Argentino Flint landrace. The progeny was genotyped with microssatelites and phenotyped for 25 agronomic traits. Twenty nine QTLs were identified and at least five superior alleles of the landrace were introgressed into the elite line. The results indicated that the AB-QTL technique was efficient for the identification of new QTLs and for the introgression of superior alleles in the elite lines