É fácil ver como o a biotecnologia pode ser usada na medicina. O conhecimento da composição genética de nossas espécies, a base genética de doenças herdadas e a invenção da tecnologia para manipular e corrigir genes mutantes fornecem métodos de tratamento de doenças. O biotecnologia na agricultura Pode aumentar a resistência a doenças, pragas e estresse ambiental para melhorar o rendimento e a qualidade das culturas.

Diagnóstico genético e terapia gênica

O processo de examinar suspeitas de defeitos genéticos antes da administração do tratamento é chamado diagnóstico genética através de testes genéticos. Em alguns casos em que uma doença genética está presente na família de um indivíduo, os membros da família podem ser aconselhados a se submeter a testes genéticos. Por exemplo, mutações nos genes BRCA podem aumentar a chance de desenvolver câncer de mama e ovário em mulheres e alguns outros tipos de câncer em mulheres e homens. Uma mulher com câncer de mama pode ser rastreada para essas mutações.

Se uma das mutações de alto risco for encontrada, suas parentes do sexo feminino também podem querer ser rastreadas para essa mutação específica, ou simplesmente estar mais atentas aos cânceres. Testes genéticos para fetos (ou embriões com fertilização in vitro) também são oferecidos para determinar a presença ou ausência de genes causadores de doenças em famílias com doenças debilitantes específicas.

La terapia gênica é uma técnica de Engenharia genética que um dia ele pode ser usado para curar certas doenças genéticas. Na sua forma mais simples, envolve a introdução de um gene não mutado em um local aleatório no genoma para curar uma doença, substituindo uma proteína que pode estar ausente nesses indivíduos devido a uma mutação genética.

O gene não mutado é geralmente introduzido no células doente como parte de um vetor transmitido por um vírus, como um adenovírus, que pode infectar a célula hospedeira e fornecer DNA estranho ao genoma da célula alvo (Figura 10.8). Até o momento, as terapias genéticas têm sido principalmente procedimentos experimentais em humanos. Alguns desses tratamentos experimentais foram bem-sucedidos, mas os métodos podem ser importantes no futuro, pois os fatores que limitam seu sucesso são resolvidos.

Produção de vacinas, antibióticos e hormônios

As estratégias tradicionais de vacinação usam formas enfraquecidas ou inativas de microorganismos ou vírus para estimular o sistema imunológico. As técnicas modernas usam genes específicos de microrganismos clonados em vetores e massa produzidos em bactérias para fabricar grandes quantidades de substâncias específicas para estimular o sistema imunológico.

A substância é então usada como vacuna. Em alguns casos, como o vacuna contra queixa Os genes do vírus clonado H1N1 foram usados ​​para combater as cepas em constante mudança desse vírus.

Os antibióticos matam bactérias e são produzidos naturalmente por microrganismos como fungos; a penicilina é talvez o exemplo mais conhecido. Antibióticos são produzidos em larga escala pelo cultivo e manuseio células cogumelo As células fúngicas normalmente foram geneticamente modificadas para melhorar o desempenho do composto antibiótico.

Já em 1978 o Tecnologia de DNA recombinante para produzir em larga escala o hormônio humano insulina em E. coli. Anteriormente, só era possível tratar o diabetes com insulina de porco, o que causava reações alérgicas em muitos seres humanos devido a diferenças na molécula de insulina. Além disso, o hormônio do crescimento humano (HGH) é usado para tratar distúrbios do crescimento em crianças. O gene HGH foi clonado de uma biblioteca de DNA complementar e inserido nas células de E. coli, clonando-o em um vetor bacteriano.

Animais transgênicos

Embora várias proteínas recombinantes usadas na medicina sejam produzidas com sucesso em bactérias, algumas proteínas requerem um hospedeiro animal eucariótico para o processamento adequado. Por esse motivo, os genes foram clonados e expressos em animais como ovelhas, cabras, galinhas e ratos. Os animais que foram modificados para expressar o DNA recombinante são chamados de animais. GM.

Várias proteínas humanas são expressas no leite de ovinos e caprinos transgênicos. Em um exemplo comercial, o FDA aprovou uma proteína anticoagulante no sangue que é produzida no leite de cabras transgênicas para uso em seres humanos. Os ratos têm sido amplamente utilizados para expressar e estudar os efeitos de genes e mutações recombinantes.

Plantas transgênicas

Manipulação do DNA da planta (criação de organismos geneticamente modificados ou GM) ajudou a criar características desejáveis, como resistência a doenças, herbicidas e pragas, melhor valor nutricional e melhor prazo de validade (Figura 10.10). As plantas são a fonte mais importante de alimento para a população humana. Os agricultores desenvolveram maneiras de selecionar variedades de plantas com características desejáveis ​​muito antes de as modernas práticas biotecnológicas serem estabelecidas.

As plantas transgênicas receberam DNA de outras espécies. Porque eles contêm combinações únicas de genes e não estão restritos ao laboratório, plantas transgênicas e outros GM Eles são acompanhados de perto pelas agências governamentais para garantir que estão aptos para o consumo humano e não colocam em risco outras plantas e animais.

Como genes estrangeiros podem se espalhar para outras espécies no ambiente, principalmente pólen e sementes de plantas, são necessários testes extensivos para garantir a estabilidade ecológica. Alimentos básicos como milho, batata e tomate foram as primeiras plantas a serem geneticamente modificadas.

Transformação de plantas usando Agrobacterium tumefaciens

Nas plantas, os tumores causados ​​pela bactéria Agrobacterium tumefaciens ocorrem por transferência de DNA da bactéria para a planta. A introdução artificial de DNA nas células vegetais é mais difícil do que nas células animais devido à espessa parede celular da planta.

Os pesquisadores usaram a transferência natural de DNA do Agrobacterium para um hospedeiro da planta para introduzir fragmentos de DNA de sua escolha nos hospedeiros da planta. Na natureza, A. tumefaciens causadoras de doenças têm um conjunto de plasmídeos que contêm genes que se integram ao genoma da célula vegetal infectada. Os pesquisadores manipulam os plasmídeos para transportar o fragmento de DNA desejado e o inserem no genoma da planta.

O inseticida orgânico Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis (Bt) é uma bactéria que produz cristais de proteínas que são tóxicos para muitas espécies de insetos que comem plantas. Os insetos que ingeriram a toxina Bt param de se alimentar das plantas em poucas horas.

Depois que a toxina é ativada no intestino dos insetos, morte ocorre em alguns dias. Os genes da toxina cristalina foram clonados a partir das bactérias e introduzidos nas plantas, permitindo que as plantas produzissem sua própria toxina cristalina Bt que funciona contra insetos. A toxina Bt é segura para o meio ambiente e não é tóxica para mamíferos (incluindo humanos).

Consequentemente, foi aprovado para uso por agricultores orgânicos como inseticida natural. No entanto, existe alguma preocupação de que os insetos possam desenvolver resistência à toxina Bt da mesma maneira que as bactérias desenvolvem resistência aos antibióticos.

A primeira safra GM a ser introduzida no mercado foi o tomate FlavrSavr produzido em 1994. A tecnologia genética molecular foi usada para retardar o processo de amolecimento e putrefação causado por infecções por fungos, levando a um maior prazo de validade do produto. Tomates GM. Modificações genéticas adicionais melhoraram o sabor deste tomate. O tomate FlavrSavr não foi mantido com sucesso no mercado devido a problemas de manutenção e transporte da colheita.

Em resumo..

Os teste genético Eles são realizados para identificar os genes que causam a doença e podem ser usados ​​para beneficiar as pessoas afetadas e suas famílias que ainda não desenvolveram sintomas da doença. A terapia gênica, pela qual genes funcionais são incorporados aos genomas de indivíduos com um gene mutante não funcional, tem o potencial de curar doenças herdadas.

Os organismos transgênicos eles possuem DNA de uma espécie diferente, geralmente gerada por técnicas de clonagem molecular. Vacinas, antibióticos e hormônios são exemplos de produtos obtidos usando a tecnologia de DNA recombinante. Animais transgênicos foram criados para fins experimentais e alguns são usados ​​para produzir algumas proteínas humanas.

Os genes são inseridos nas plantas, usando plasmídeos da bactéria Agrobacterium tumefaciens, que infecta plantas. Plantas transgênicas foram criadas para melhorar as características das plantas cultivadas, por exemplo, dando-lhes resistência aos insetos, inserindo um gene para uma toxina bacteriana.