Biotecnologia: Clonagem, CRISPR e Transformação Genética

Tipos de Clonagem

• Clonagem Natural: É o caso dos gêmeos univitelinos, seres idênticos que possuem o mesmo genoma.
• Clonagem Reprodutiva: Reprodução assexuada realizada artificialmente em laboratório através de duas células-mãe, que produzirão seres idênticos (clones).
• Clonagem Terapêutica: Técnica utilizada para a reprodução de células-tronco, muito semelhante à clonagem reprodutiva, contudo, o embrião não é introduzido no útero.

Exemplo: O processo de clonagem da ovelha Dolly foi realizado por clonagem reprodutiva.

DNA Recombinante e Terapia Gênica

O DNA recombinante é utilizado para corrigir o genoma, sendo inspirado em doenças causadas por mutação em um único gene (doenças monogênicas).

Biotecnologia

Ciência que aplica os conceitos da moderna engenharia genética na geração de novos produtos na agricultura, nos processos industriais ou na medicina.

Aplicações da Biotecnologia

• Energia: Etanol, biogás e outros combustíveis (a partir de biomassa).
• Indústria: Butanol, acetona, glicerol, ácidos, vitaminas, e enzimas para outras indústrias (têxtil, de detergentes, etc.).
• Meio Ambiente: Recuperação de petróleo, biorremediação (tratamento de águas servidas e de lixo, eliminação de poluentes).
• Pecuária: Embriões, seleção genética, animais com características novas (transgênicos), vacinas e medicamentos para uso veterinário e humano.
• Alimentação: Panificação, laticínios, bebidas (cervejas, vinhos e destiladas), aditivos diversos (shoyu, monoglutamato de sódio, adoçantes, etc.); proteína de célula única (PUC) para rações, e alimentos de origem transgênica com propriedades novas.

Bioderivados e Biomateriais

Bioderivados

Materiais retirados de seres vivos ou resultantes de sua transformação (Exemplo: Ácido Hialurônico).

Materiais Biomiméticos

Materiais copiados de estruturas naturais.

Exemplo Clássico: Velcro. Em 1941, o engenheiro suíço George de Mestral observou a estrutura dos carrapichos, depois de encontrar vários presos no pelo do seu cachorro após uma caminhada.

Biomaterial e Biocompatibilidade

Biomaterial: Material “não-vivo” utilizado em um dispositivo médico com a intenção de interagir com sistemas biológicos. Não é necessariamente um dispositivo médico.

Biocompatibilidade: Capacidade de um material induzir uma resposta apropriada do hospedeiro em uma aplicação específica, ou seja, a habilidade de um material ser compatível com a vida.

Quanto à Compatibilidade, os Biomateriais precisam ser:

• Biocompatíveis
• Biotolerantes
• Bioinertes
• Bioativos
• Atóxicos

Cultura de Células

Processo pelo qual as células são mantidas vivas e em crescimento fora de seu tecido original em condições controladas. É um conjunto de técnicas que permite cultivar ou manter células isoladas fora do organismo, mantendo suas características próprias.

Estrutura do DNA e RNA

Sequências de bases geralmente se referem a cadeias de nucleotídeos que compõem o DNA ou o RNA. Os nucleotídeos são compostos por:

1. Uma base nitrogenada (Adenina, Timina, Citosina, Guanina no DNA; Adenina, Uracila, Citosina, Guanina no RNA).
2. Um açúcar (Desoxirribose no DNA; Ribose no RNA).
3. Um grupo fosfato.

CRISPR-Cas9: Edição Genômica

A técnica de CRISPR-Cas9 revolucionou a biotecnologia ao oferecer uma maneira precisa e eficiente de editar o DNA. Ela promete transformar a pesquisa biomédica e a medicina personalizada, além de ter implicações profundas em várias áreas da ciência e da sociedade.

O termo CRISPR refere-se a uma região específica do genoma bacteriano que contém sequências repetidas de DNA espaçadas por "espaçadores" que correspondem a sequências virais. Cas9 é uma enzima que pode cortar o DNA.

Métodos de Transformação Genética

Transformação Bacteriana

• Método de Choque Térmico: O DNA recombinante é misturado com células bacterianas competentes (capazes de absorver DNA exógeno) e submetido a um choque térmico (mudança rápida de temperatura). Isso causa a abertura dos poros nas membranas celulares, permitindo a entrada do DNA recombinante.
• Eletroporação: As células bacterianas são submetidas a um pulso elétrico de alta voltagem, o que causa a abertura temporária de poros na membrana celular, permitindo a entrada do DNA recombinante.

Transfecção em Células Eucarióticas

• Lipofecção: O DNA recombinante é misturado com lipídios catiônicos (lipossomas) que se ligam à membrana celular e facilitam a entrada do DNA recombinante nas células eucarióticas.
• Eletroporação: Similar à eletroporação bacteriana, mas aplicada a células eucarióticas. Um pulso elétrico de alta voltagem é aplicado às células, criando poros temporários na membrana celular.
• Microinjeção: Um método mais direto onde o DNA recombinante é injetado diretamente no núcleo ou no citoplasma da célula usando uma micropipeta fina.

Outros Métodos de Introdução de DNA

• Injeção em Embriões: O DNA recombinante é injetado diretamente no pronúcleo de embriões em estágio de fertilização precoce.
• Injeção em Células-tronco: Utilizada para modificar geneticamente células-tronco antes de serem diferenciadas em células especializadas.
• Biolística (ou Bombardeamento de Partículas): Pequenas partículas metálicas são revestidas com DNA recombinante e lançadas em alta velocidade contra células-alvo. Isso permite que o DNA recombinante penetre nas células de maneira não específica.