Biotecnologia na Saúde Animal

Geraldo Pedral

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAINSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA

Biotecnologia animal

• É o uso dos recursos da tecnologia e suas ferramentas para modificação de organismo vivos.

Finalidades:– Obtenção de produtos;

– Melhoramento animal;

– Desenvolvimento de microorganismos;

– Desenvolvimento vacinas e técnicas de diagnóstico;

• 5000 A.C (ANIMAL BIOTECHNOLOGY, October 2006 ):– Hibridização de raças de animais (obtenção de

variedades);

– Obtenção de mulas (animais de trabalho – usado até hoje);

• 1953 ( James Watson e Francis Crick):– Modelo de DNA dupla hélice;

• 1960 ( Werner Arber’s)– Enzimas de restrição;

Histórico

• 1973 (Stanley Cohen e Herbert Boyer):

– Tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética;

• 1977

– Inserção de gene humano em microorganismo;

Histórico

1943

1944

1953

1961-6

6

1973

1975

1988

1990

1996

2000 -

03

1982

1956

Histórico

Biotecnologia• Tradicional:

– Seleção de organismos – caract. Desejáveis / cruzamento;

– + tempo – transferências de genes NÃO desejáveis;

• Moderna:– Transferência APENAS de genes desejáveis;

– Doador – espécie diferente;

– + preciso, + rápido e + eficiente;

Cruzamento Tradicional

Biotecnologia moderna

Gene desejável

Variedade comercialVariedade inicial Resultado

X

Gene desejável

Biotecnologia

– Cultura de Células;

– Clonagem: Molecular, Celular – Terapia Gênica;

– Genômica;

– Proteômica;

– Bioinformática;

– Bionanotecnologia;

Ferramentas utilizadas

• Transgênicos:

– Transferência de um gene específico de um organismo para outro;

– Incorporação do DNA no seu material genético;

– Vetor;

– Muito utilizadas em microorganismo;

Ferramentas utilizadas

Microinjection into the germ line -> transgenic animal

Gene injected into the male pronuclei

• Aplicação no melhoramento: aumento de produção: carne, lã, resistência a doenças, e modificação de produtos (maciez da carne, nível colesterol da carne, lactose)

• Limitação: técnica ainda em desenvolvimento, aceitação quanto ao consumo dos produtos, pouco conhecimento sobre os efeitos na saúde humana.

Animais transgênicos

• Os óvulos são infectados antes da fecundação;

• Vírus se integra um dos cromossomas;

Recombinant Defective Retrovirus

Animais transgênicos

• Peixes que mudam de cor (bioindicador de poluição);

• Inserção de gene de coral ;

• Hoje comercializados para donos de aquários;

Animais transgênicos

GloFish® Fluorescent Zebra Fish

Animais transgênicos

Produtos derivados da biotecnologia e suas aplicações

– Cabras que produzem leite contendo o ativador do plasminogênio (TPA) já foram produzidas.

– Essa proteína é usada para dissolver coágulos sanguíneos em vítimas de ataque cardíacos.

– Uma vaca que produz lactoferrina, uma proteína do leite humano, já foi desenvolvida.

– A lactoferrina é uma proteína antibacteriana usada para tratar pacientes imunossuprimidos.

Produtos derivados da biotecnologia e suas aplicações

– Devem ser identificados os animais geneticamente modificados;

– Uso ainda restrito em pesquisa;

Animais transgênicos

• Clonagem:

– cópias idênticas de outros animais;

– animais transgênicos;

– animais geneticamente superiores;

– animais que tenham alguma outra característica desejável;

Tecnologias utilizadas

Em meados do século XX, pesquisadores

conseguiram realizar a clonagem de sapos.

Na década de 1980, foi obtida a clonagem de embriões.

Finalmente, em 1997, pesquisadores escoceses conseguiram clonar um mamífero: a ovelha Dolly.

• Ocorre de forma natural ano caso de gêmeos univitelíneos

• É um meio de propagação comum em plantas, bactérias e protozoários;

• Uso no melhoramento: Possibilidade da multiplicação de animais geneticamente superiores em larga escala.

• Desvantagem no melhoramento genético: Perda da variabilidade genética, no aspecto de resistência a doenças, fatores climáticos

CLONAGEM

Terapia Celular

• “Knock out”:

– Usa a engenharia genética para suprimir a função do gene específico;

– Estudo de interação patógeno X hospedeiro;

– Estudos de novos fármacos e nutrientes;

Tecnologias utilizadas

Biotecnologia no Melhoramento Animal

• Amplificação reprodutiva:

– Reprodução animal: Limitação na capacidade natural na reprodução;

– Capacidade de serviço;

– Produção e qualidade de sêmen;

– Número de progênie por reprodutoras;

Usos da Inseminação Artificial

– Melhoramento genético;

– Diminuir a relação macho/fêmea;

– Acasalamento em diferentes raças

– Absorção de raças que se deseja criar;

– Conservação de raças em perigo de extinção;

– Controle de doenças;

– Eliminação de custos de produção e manutenção de machos no estabelecimento;

– Facilidade de coletas de dados sobre paternidade;

Usos da Inseminação Artificial

Citometria de Fluxo

FSC

SSC

FL2

FL3

FL4

Laser

488 nm

Citometria de fluxo

VIABILIDADE DO SÊMEN

Produção Animal

• Seleção assistida com testes de DNA e clonagem;

– testes de DNA (genes eliminados ou adicionados);

– eliminar o gene que confere à carne suína uma aparência pálida e aquosa (USA);

– identificar animais resistentes ao “ scrapie” (doença que causa tremor, semelhante ao mal da vaca louca)

Produção de AcMo

Produção de AcMo

Os anticorpos monoclonais são usados para o diagnóstico de:

• Microorganismos (zoonoses);

• Identificação de células cancerosas;

• Doenças infecto-contagiosas;

• Determinação de alterações, causadas por diversas doenças, na produção de proteína;

– O uso terapêutico: quando ligados à toxinas para matar especificamente as células tumorais;

– Tratamento de órgãos para evitar rejeição nos Transplantes;

Os anticorpos monoclonais são usados para o diagnóstico de:

Produção de Proteínas

• Vacinas mais eficazes (imuprofilaxia e terapêuticas) ;

• Uso de vacinas com proteína recombinantes;

• Novos testes de diagnóstico;

Desenvolvimento e produção de vacinas • Vacinas:

– Animais sadios + carne, + leite, etc.

– Elimina risco de transmissão de doenças (zoonose);

– Período de janela imunológica longo;

Vacinas

– Inibidores de serinoproteases (BmTIs);

– Artrópodes hematófagos e importantes vetores;

– IgG contra antígenos provenientes da glândula salivar;

– componente C3r –dificulta a digestão hb;

Vacinas

Tratamentos, suplementos e novos kits de diagnóstico

– Relação custo x benefício tem que ser considerada;

– Somatrotofina bovina (BST) recombinante –produção de leite durante aleitamento;

– O diagnóstico molecular permite detectar doenças em estágios pré-clínicos ;

– epidemia de febre aftosa na Inglaterra, onde foram sacrificados milhões de animais ;

Tratamentos, suplementos e novos kits de diagnóstico

Culturas de células são realizadas para:

– Produção de proteínas para uso terapêutico;

– Substituição de células doentes por células normais;

– Engenharia de tecidos para criação de tecidos semi-sintéticos;

Terapia Gênica

– Tratamento de câncer

– Doenças infecciosas, vasculares, causadas por defeitos em genes únicos (monogênicas) e outras;

– É um procedimento que envolve a substituição de genes defeituosos por genes normais;

Porque utilizar animais na pesquisa?

– Reproduzir a complexidade de um organismo;

– Ensaio clínicos de produtos farmacêuticos;

– Teste de Vacinas;

– Procedimentos cirúrgicos;

– Técnica de diálise, testada antes em animais;

– Testar defeitos congênitos causados por novas drogas (durante a gavidez);

Porque utilizar animais na pesquisa?

Tratamentos

Processos patológicos e teste de drogas

Processos patológicos

Quais animais são utilizados?

1. Camundongos e ratos;

2. Cães e Gatos;

3. Ovelhas, cabras e vacas;

4. Macacos e chimpanzés (apenasdepois de testar em outros numerososanimais)

Camudongos e Ratos

– Muito barato;

– Fácil manutenção;

– Reproduzem rapidamente, e com grandes ninhadas;

– Anatomicamente e fisiologicamente parecido com humanos;

– Pode manipular o DNA, e ainda têm 70% de homologia com o humano;

Cães e gatos

– Mais próximos aos seres humanos;

– Têm grandes ninhadas;

– Culto mais alto de manutenção;

– Leva um série de problema éticos (animais de estimação);

Ovinos e caprinos

– Fisiologia de reprodução igual aos humanos (1 a 2 fetos);

– Desenvolvimento hematopoiético similar aos humanos;

– Semelhança anatômica e fisiológica (orgãos);

Primatas não-humanos

– Obviamente o mais próximo ao homem;

– O mais clinicamente preditivo;

– Por contas das similaridades, muitos não acham direito usá-los.

– Muito caro a manutenção;

Conservação do meio ambiente e os animais

• Preservação de material genético (em extinção);

• Populações de animais mais resistentes as pragas;

O futuro da biotecnologia animal

• FDA – regulamentara processos e políticasnecessárias para uso de animas criados pormeio destas tecnologias;

• Regulamentação de processos comercializaçãodos animais e de seus produtos;

• Reforço do nutricional dos alimentos(consumo humano);

• Alimentação em abundância (mais barato);

• Xenotransplante;

• Sistema de agricultura para produção deanimais;

O futuro da biotecnologia animal

Preocupações Biotecnologia Animal

– Desconhecidos efeitos na Saúde;

– Efeitos potencias sobre meio ambiente;

– Bem estar do animal;

Propriedade Intelectual

• 7 a 9 anos – U$ 55 milhões de dólares:

– Desenvolver, testar e comercializar (produtos geneticamente modificados;

– Sistemas de patentes;

– 1988, patente de animal transgênicos com predisposição genética ao câncer;

Considerações éticas e sociais

– São extremamente importantes;

– Aceitação do público aos produtos modificados;

– Público que observa possibilidades de curas e tratamentos;

– Público que condena a intervenção humana (“Brincando de Deus”);