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segunda-feira, 6 de junho de 2016

CRISPR Cas9

CRISPR Cas9? O que seria isso?
Ultimamente  essa ''Sigla'' de uma unica vocal  está bombando na internet, em revistas, corredores das faculdades e na minha cabeça antes de dormir.


Olhando essa imagem acima, você provavelmente conseguiu ter uma noção do que se trata.
 CRISPR Cas9 é uma ferramenta que possibilita a edição do genoma. 
Desde algumas décadas o homem busca manipular e editar o genoma, com isso antes de mais nada, iremos abordar rapidamente alguns episódios importantes  dessa caminhada até aqui.

Os 13 principais pontos históricos da genética.

1- Tudo começou em 1866 com Gregor Mendel, no qual estabeleceu pela primeira vez os padrões da hereditariedade,com isso fez dele o pai da genética.
Seus experimentos foram feitos com observações em cruzamentos no qual ele mesmo controlava. Por exemplo, Mendel produziu e separou diversas linhagens puras de ervilhas para as características que ele pretendia estudar. Com isso conseguiu determinar quais características eram dominantes às outras.
Gregor Mendel

2- Em 1910, Thomas Morgan mostrou que os genes residem em cromossomos específicos e em locais específicos no cromossoma. Com isso, Morgan e seus alunos começaram a montar o primeiro mapa cromossômico, utilizando a mosca da fruta (2n= 4).
Mais tarde, em 1933, Morgan recebeu o Prêmio Nobel de medicina, por formular a teoria cromossômica da hereditariedade.
Thomas Morgan

3- Em 1928, Frederick Griffith além de ser o primeiro a tentar descobrir o material genético, mostrou que os genes podem ser transferidos, o Principio genético da transformação. Ou seja, a recombinação, troca e transferência  de informação genética entre organismos.
Seu estudo foi feito com S. pneumoniae ( Bactérias que causavam pneumonia)
Frederick Griffith

4- Foi em 1941 que iniciou o progresso e descoberta da estrutura genética humana, através da pesquisa feita por George W. Beadle e Edward L.Tatum. Esses nortes americanos demostraram a regulação e intervenção dos genes na produção de proteínas e enzimas  nas reações dos organismos animais.

George W. Beadle
Edward L.Tatum
        Fonte: www.nobelprize.org



5- Em 1944, durante pesquisas na cadeia molecular do ácido desoxirribonucleico (DNA), o canadense, médico e bioquímico  Oswald Avery, descobriu que esta molécula é o componente  que transmite as informações genéticas.
Oswald Avery
Fonte: 
profiles.nlm.nih.gov

6- Em 1953 o norte-americano James Watson com o inglês Francis Crick demonstraram a forma tridimensional da molécula de DNA. Esta descoberta estabeleceu o dgma central da biologia molecular, indicando que as proteínas são produzidas a partir de RNA e transcritas a partir do DNA.

                                Watson e Crick

7- Em 1972, foi possivel determinar a sequencia de um gene. Estudo feito por Walter Fiers e sua equipe da universidade de Ghent.
Walter Fiers
Fonte: 
http://www.tnf2015.org/


8- Em 1977, J. Roberts e Philip Sharp, descobriram que os genes podem ser divididos em segmentos, levando a ideia de que um gene pode originar várias proteínas.
Roberts e Philip Sharp
Fonte: 
http://sandwalk.blogspot.com.br

9- Em 1997, é clonado  o primeiro mamífero, a famosa Ovelha Dolly. Os principais responsáveis foram Ian Wilmut  e Keith Campbell.
Keith Campbell, Dolly e Ian Wilmut.Fonte: .revistavitanaturalis 


10- A primeira sequencia do genoma de um eucariota multicelular, ocorreu em 1998. Foi sequenciada o genoma de Carnorhabdittis elegans.
Carnorhabdittis elegans.
Fonte: http://www.deretilnature.com/

11- Em 2001 é publicado o primeiro rascunho da sequencia do genoma humano.

12-Em 2003 exatamente em 14 de Abril, o genoma humano foi sequenciado com uma precisão de 99,99%, pelo projeto do genoma Humano.
Fonte: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-73132014000300561

13- Em 2012 cientistas alemães descobriram que humanos e macacos bonobos compartilham 98,8 do material genético.

Fonte: https://netnature.wordpress.com

Para mais detalhes, visitem esse link.  



Após essa rápida viagem no tempo, vimos alguns dos principais eventos e descobertas da genética. Podemos agora  começar a perceber o quanto novos estudos são relevantes.
A CRISPR não é apenas uma simples ferramenta, capaz de editar o genoma humano.Como vimos anteriormente, já faz algum tempo que estamos buscando essa realidade de ''editar'' o genoma.
Por que será que essa técnica deu tanta esperança para muitos pesquisadores, afomentando esse grande sonho?
O motivo é que além da sua eficiência, a CRISPR faz com que seja possível a modificação de genomas com precisão e flexibilidade, até então não fizemos nada parecido com isso. Já conseguimos criar macacos com mutações programadas e evitado a infecção do HIV em células humanas com essa técnica. O ultimo estudo feito com a CRISPR foi realizado por chineses que utilizaram a técnica em embriões humanos (embriões não viáveis), permitindo assim uma breve demostração da sua potencialidade, para curar diversas ou até mesmo qualquer doença genética.

Imagem feita pelos pesquisadores da Sun Yat-sen university, em Guangzhou.
Publicada na revista ' Protein & Cell'.

Obviamente que as coisas não são tão rápidas e fáceis assim, estamos no inicio e longe de aplicar essa ferramenta na medicina.
No momento você deve estar pensando que essa é a melhor técnica  de todos os tempos criada por nós humanos. A resposta é SIM, mas  não está totalmente correta. Sem dúvida é  a melhor de todas até hoje, porém não foi criada pelos humanos.Nenhum cientista é responsável por esta criação.
As bactérias  já utilizavam esse mecanismo, como defesa contra bacteriófagos.
Em 1980, alguns cientistas observaram que alguns genomas dessas bactérias possuíam padrões bem diferentes. Uma determinada sequencia do DNA, se repetia várias vezes com algumas sequencias únicas entre essas repetições, com isso, nomearam essa organização maluca e  peculiar de ''Clustered regularly interspaced short palindromic repeats'' (agrupados de curtas repetições palindrômicas regularmente inter espaçadas). Por isso  utilizamos a sigla em inglês CRISPR.
Ainda estávamos meio confusos do que exatamente era essa configuração, até que percebemos que essas sequencias ''únicas'' entre as repetições eram combinadas com o DNA dos bacteriófagos.
Essa configuração,(ou  mecanismo) faz parte do sistema imunológico das bactérias, no qual ''memorizam'' dessa maneira, quais vírus são capazes de infecta-las.
Assim, as bactérias podem se defender de futuros ataques de vírus, utilizando  seu mecanismo de reconhecimento dessas ameaças. 
É como se a bactéria possuísse uma lista de 'procura-se', ela uma vez atribuído essa configuração do material genético, acrescenta em sua lista, qual é o vírus invasor.
Mas a brincadeira não acaba aqui, o mecanismo conta ainda com um conjunto de enzimas chamadas  Cas (proteínas associadas à CRISPR), que podem fazer cortes precisos no DNA e eliminar os cowboys invasores. Opa! quis dizer vírus invasores. 
Podemos imaginar as enzimas Cas como tesouras genéticas e a  sequencia CRISPR, como a lista de cowboys procurados(bacteriófagos), na qual indica onde eles estão, para assim serem cortados.


Existem vários tipos dessas tesouras, a mais conhecida vem da bactéria Streptococcus pyogenes, a Cas9. Os genes responsáveis por codificar as Cas9, são sempre os que estão próximos às sequencias CRISPR, dando assim, mais eficácia ao mecanismo. 
Diante disso, explica um pouco do porque que chamamos essa nova ferramente de CRISPR Cas9. 

S. pyogenes
Fonte: http://emedicine.medscape.com/article/225243-overview


Mas como toda essa 'loróta' pode ser útil  na medicina? 
É até simples, basta que seja fornecido as tesouras (Cas9) a sequencia correta, ou seja ao RNA guia e voilà. Ai está! Cortes  das sequencias de DNA .
Basta escolher  qual parte do genoma  será clivada,  precisamos projetar uma 'sequencia-alvo'  para que o RNA guia comece agir.
Parece até um tipo de 'recorte e cole', pois é possível consertar genes defeituosos ao corta-los e colar (injetar) uma sequencia normal na célula.
Agora  entendemos toda a euforia e esperança depositada nessa nova ferramente, mesmo que estejamos um pouco longe para aplica-la  na medicina, ela já demonstra muito potencial, além de ser muito mais rápida e barato, comparada as técnicas ''antigas'' .
Com a CRISPR Cas9, será possível curar diversas doenças genéticas futuramente, mas para que isso ocorra corretamente, precisamos ainda  avaliar delicadamente junto ao comitê  de  ética, essas manipulações do genoma humano.
Particularmente, acredito que a CRISPR tem um potencial muito maior do que imaginamos, poderá ser aplicado muito além da medicina. Será possível utilizar ela para tantos outros benefícios, como por exemplo salvar espécies da  extinção, fortalecer pontos ecológicos e até mesmo  aprimorar a agricultura.

Segue:

Explicação e apresentação feita pela geneticista Jennifer Doudna (coinventora)




Vídeo didático do funcionamento


E por fim, um extra. TRI LEGAL!


Abro espaço nos cometários para mais desabafos, críticas e sugestões.
Obrigado pela atenção e por ler mais um desabafo.

Referencias

SNUSTAD, P.; SIMMONS, M. J. Fundamentos de Genética. Ed. Guanabara Koogan S.A. Rio de Janeiro

http://www.crispr-cas.org/
https://www.nobelprize.org
https://profiles.nlm.nih.gov
http://emedicine.medscape.com/article/225243-overview
http://pnabio.com/products/CRISPR_Cas9.htm
http://hypescience.com/polemica-cientistas-modificam-embrioes-humanos-pela-primeira-vez/
http://www.nature.com/index.html?file=/ng/journal/v27/n2/index.html
http://www.deretilnature.com/
https://netnature.wordpress.com/2015/10/16/o-homem-e-um-primata-e-nao-podemos-negar-nossa-genetica/
http://www.revistavitanaturalis.com/artigos/historia-da-ciencia/clonagem-da-ovelha-dolly/
https://www.youtube.com/channel/UCIWTT30C_MXMgz1A_S81t2g
https://www.youtube.com/channel/UCDqKkRpDCSqPx8kGn0aTIZw

domingo, 29 de maio de 2016

Começaremos pelo começo!

Bom, quando queremos dar início a algo, é preciso ''começar do começo''. Certo? Diante disso, o melhor tema para dar início aos desabafos seria: "Origem da vida".



Origem da Vida


Para você, o que é vida? Por acaso já se perguntou sobre isso? Aparenta ser uma pergunta boba, mas pare e pense.
A palavra tem conceito bastante amplo, porém em nosso caso aqui é o conceito biológico que vale.
Após a reflexão, tente encaixar sua resposta em todos os seres que consideramos 'vivos', caso tenha dado certo, acredito que vá concordar com a resposta clássica que muitos levam em consideração até os dias atuais. 
" Vida é a propriedade que caracteriza os organismos cuja existência evolui do nascimento até a morte''. Concordam?
E a morte? Morte é o processo irreversível de cessamento das atividades biológicas necessárias à caracterização e manutenção de vida em um sistema autrora classificado como vivo.

Nosso planeta é o único que possui vida (isso até hoje, 29 de maio de 2016).
Existem pessoas que acreditam na possível existência de vida em outros planetas (os otimistas), estes dizem que a probabilidade dos mesmos acontecimentos que permitiram vida aqui, é bem alta de acontecer mais de uma vez. E aqueles que acreditam que nós (terráqueos) somos os mais sortudos da galaxia/universo  e que os acontecimentos aleatórios, somados com as condições físicas e químicas do nosso planeta, proporcionaram  esse incrivelmente raro fenômeno, a vida.
Essa já é uma questão  pessoal, cabe a cada um estudar, refletir e decidir o que pensa.

Lembrando que  o planeta terra  e o ''tipo de vida'' que nele existe, nem sempre foi  exatamente como  é nos dias atuais.
Hoje sabemos que  é um planeta de tamanho médio, não é plano e com massa suficiente para manter uma atmosfera viável para vida.
Acredita-se que à cinco bilhões de anos, a terra e outros corpos celestes semelhantes a ela, eram apenas rios de  gás e poeira com fragmentos de rocha girando em volta da estrela Sol (sim, essa que você vê todos os dias).


FONTE: G1 ciência e saúde / astronomia.

Após bastante tempo, os grumos de poeira criaram massa suficiente para uma reação em cadeia gravitacional, muito agressiva, dando origem a terra. Isso aconteceu em torno de 4,6 bilhões de anos atrás.
Era um mundo derretido, em ebulição, sofrendo continuamente golpes de corpos celestes. Assim foi aglutinando-se com o impacto dessas aquisições cada vez maiores.



No centro dessa ''bola'' torturada por frequentes choques cósmicos, criou no seu núcleo, uma fornalha, que passou a alimenta-la. Isso só foi possível, pois ocorreu o decaimento radioativo de isótopos em seu centro.
As chuvas violentas de meteoros não realizavam apenas impactos, traziam consigo elementos exóticos principalmente o carbono.
A imagem abaixo vai tentar ilustrar resumidamente o processo que ocorreu durante bilhões de anos.

FONTE: suzukieletronica.blogspot.com.br/

Todos esses fatores e mais a distância conveniente (incrivelmente exata) da Terra em relação ao sol, sua rotação e a inclinação discreta de seu eixo, que dispersa o calor solar por toda sua superfície, criaram as condições perfeitas para o extraordinário  fenômeno que nós debatemos anteriormente. A VIDA!
Acredita-se que a vida tenha surgido a 3,9 bilhões de anos atrás. Nesse tempo a transmutação, acionada por um suprimento de energia  de elementos básicos em compostos e depois em organismos capazes de se autoperpetuar.
A capacidade de crescer, reagir a estímulos, replicar-se, renovar-se e reproduzir-se, é o que chamamos e conhecemos como as  primeiras características da vida do planeta Terra.

As primeiras formas de vida da terra provavelmente eram semelhantes às bactérias hipetermófilas que se alimentam de enxofre e que ainda sobrevivem nas condições ambientais mais extremas, vivendo muito bem em seus nichos geologicamente ativos, sem oxigênio e sem luz solar. Nessa época, a luz solar não atingia a superfície rochosa do nosso planeta,pois grandes nuvens de poeira e gases  cobriam-o.

Você provavelmente deve estar se perguntando: 'Como esse tipo de vida evoluiu para se tornar o que é hoje'? Acalme-se jovem gafanhoto, eis que lhe respondo.
 Á alguns milhões de anos, cloroplastos e mitocôndrias eram seres, digamos que ''individuais', descendentes de organismos procariontes autotróficos e endossimbiontes, ou seja, organismos que vivem dentro de outro organismo. Esses seres viviam em simbiose com outras células primitivas, nas quais realizavam fermentação para obter energia necessária para suas reações metabólicas. Possivelmente, essa célula hospedeira era uma espécie de fagócito heterotrófico  capaz de englobar partículas.
Diante disso, mitocôndrias e cloroplastos recebiam proteção e nutrientes destas células primitivas e em troca, contribuíam com a respiração celular.
Com o tempo, já não era possível mais viver isoladas, mitocôndrias e cloroplastos se mantiveram no citoplasma.
Essa teoria foi proposta em 1981 por Lynn Margulis .

Lynn Margulis em 1982
FONTE:ecocitybuilders



Com isso os organismos que apontaram o futuro da vida complexa na terra foram as cianobactérias, que utilizavam a fotossíntese para gerar sua energia a partir da luz solar.
Por milhões de anos, diversas e  gigantescas  colonias delas, sobrepostas, emaranhadas e empilhadas em estromatólitos dominaram o planeta.

Como um subproduto de sua intensa atividade ( geração de energia a partir da água e da luz solar) liberaram quantidades imensas e inacreditáveis de oxigênio, o que ajudou a formar uma nova composição atmosférica. Esta atmosfera obtinha composição venenosa para muitos dos primeiros organismos, mas que oferecia oportunidades fantásticas para novos e audaciosos experimentos.

Bactérias se transformaram em organelas cooperativas e foi assim que surgiram as células complexas! Essas mesmas começaram a se unir e formar organismos multicelulares.

Em algum momento, hoje perdido no tempo, alguns deles desenvolveram um métodos de reprodução chamado 'reprodução sexuada', que permite a transmissão das características de dois organismos parentais em combinações diversas e variáveis, a uma nova geração, assim as coisas passaram a evoluir muitíssimo mais rápido, graças a famosa variabilidade genética.

Os novos organismos multicelulares continuaram a evoluir e a se diferenciar em três categorias: Plantas, Animais e Fungos.

As plantas são autótrofas, produzem seu próprio alimento assim como as cianobactérias. Os fungos e os animais são heterótrofos, ou seja, consumidores de matéria produzidos por outros seres vivos.
Continuando a evoluir, os animais se ramificaram em dois tipos: vertebrados e invertebrados. Ambos continuaram a evoluir, mas os vertebrados (os que continham uma coluna vertebral) obtiveram as adaptações mais inovadoras, como o surgimento dos vertebrados de sangue quente, conhecidos também como aves e mamíferos. Sendo que a ordem de mamíferos chamada hoje de primatas, se especializou numa característica particularmente fascinante: a inteligência.
O primata homem, é o único organismo da terra que desenvolveu uma cultura científica (apesar de nem todos os humanos pensarem desta forma) e tecnológica. Portanto esses vertebrados pensantes, bípedes e pouco peludos se tornaram  um dos tipos de vida mais complexas deste planeta.
Esse tipo de vida, mais complexa (não existe menos evoluído ou mais evoluído),tornou-se capaz de coisas incríveis, coisas boas como a por exemplo a medicina, horríveis como a bomba atômica  e não tanto horríveis assim, escrever um blog de ciência. 

Termina assim nosso primeiro desabafo, explicando resumidamente o que seria vida e como  ela é capaz de 'mudar' com o tempo.

Abro espaço nos cometários para mais desabafos, críticas e sugestões.
Obrigado pela atenção e por ler esse desabafo.



REFERENCIAS:


WILSON, E.O. Diversidade da Vida. São Paulo: Companhia das Letras, 1994
SCHULTZ, MARCK. The stuff of life. A graphic guide to genetics and DNA: Edgard Blucher Ltda, 2011

http://www.dicio.com.br/
http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2013/01/02/correntes-de-gas-de-estrela-dao-pistas-sobre-formacao-de-planetas.htm
http://www.ecocitybuilders.org/
http://suzukieletronica.blogspot.com.br/
http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/

Desabafando Biologia


Por: Israel Guasselli