Aula 11 - Revisão Biotec (PDF)

Biotecnologia no diagnóstico de doenças Biotecnologia na área da saúde Aula 1 Biotecnologia Objetivos da aula Conteúdos Reconhecer as evoluções biotecnológicas na RT - PCR e outros. área médica; Identifi...

Biotecnologia no diagnóstico de doenças Biotecnologia na área da saúde Aula 1 Biotecnologia Objetivos da aula Conteúdos Reconhecer as evoluções biotecnológicas na RT - PCR e outros. área médica; Identificar a aplicação de técnicas no diagnóstico de doenças genéticas e infectocontagiosas. Habilidades Recursos didáticos (EMIFCNT03) Selecionar e sistematizar, com base Computador e projetor. em estudos e/ou pesquisas (bibliográfica, exploratória, de campo, experimental etc.) feitas a partir de fontes confiáveis, informações sobre a dinâmica dos fenômenos da natureza e/ou de processos tecnológicos, identificando os diversos pontos de vista e posicionando-se mediante argumentação, com o cuidado de citar as fontes dos recursos utilizados na pesquisa e buscando apresentar conclusões com o uso de diferentes Duração da aula mídias. 45 minutos. © Getty Images Primeiras ideias Como é feito o teste de PCR para Covid-19? O que é coletado durante o teste? O que fazem com o material que foi coletado pelo cotonete?  Existem riscos graves na realização do teste de PCR? Durante a pandemia de Covid-19, o aviso abaixo circulou pelas redes sociais. A Ponto de partir do que estudamos até o momento, essa mensagem está correta? partida Está sendo compartilhado nas redes sociais um texto que afirma que o coletor usado no teste PCR-RT do coronavírus, introduzido no nariz, pode causar inflamação no cérebro. A mensagem diz assim: “Alguém se assustou com o tamanho desse ‘cotonete’? O local onde eles entram para obter uma amostra para o teste Covid-19 chama-se barreira cerebral de sangue. [...] É a forma como nutrientes vitais, como o oxigênio, chegam ao cérebro. Se, de alguma forma, a sua barreira de sangue fica comprometida, ela se torna uma barreira cerebral de fuga, que é um cérebro inflamado!”. Disponível em: https://extra.globo.com/fato-ou-fake/e-fake-que-coletor-usado- em-teste-para-coronavirus-pode-provocar-dano-cerebral-24531876.html. Acesso em: 31 maio 2024. Construindo Exposição o conceito A origem do PCR-RT 1990 2020 Surge a técnica de PCR-RT, que Utilização massiva do também permite a transcrição teste de PCR-RT durante a de DNA a partir de RNA. pandemia. © Erik Charlton/Flickr 1983 2013 O cientista americano Kary Mullis Kary Mullis recebe o Prêmio cria o PCR para amplificar Nobel de Química pela fragmentos de DNA. criação da técnica de PCR. Construindo o conceito As doenças genéticas e a técnica de PCR-RT 1. Fibrose cística Um gene defeituoso faz com que o corpo produza muco de 30 a 60 vezes mais espesso que o usual. O PCR-RT permite a detecção de mutações no gene CFTR, responsável pela doença. 2. Anemia falciforme É uma doença caracterizada pela alteração dos glóbulos vermelhos, que têm sua membrana alterada e rompem-se mais facilmente, causando anemia. O PCR-RT detecta as mutações no gene HBB. Construindo o conceito As doenças virais e a técnica de PCR-RT 1. COVID-19 (SARS-CoV-2) O PCR-RT detecta sequências do RNA do SARS-CoV-2 na mucosa nasal, permitindo a identificação rápida e precisa da infecção ativa. 2. Gripe (Influenza) O PCR-RT detecta RNA viral da Influenza A e B, ajudando a distinguir entre diferentes cepas e a monitorar surtos sazonais. 3. Hepatite C (HCV) O PCR-RT detecta e quantifica o RNA do HCV, permitindo a avaliação da carga viral e a monitorização da resposta ao tratamento antiviral. Construindo o conceito Como o PCR-RT funciona? A técnica de PCR-RT combina a amplificação de fitas de DNA com a detecção de fitas a partir da fluorescência. 1 2 3 4 Transcrição Amplificação Detecção em Extração do RNA reversa por PCR tempo real O RNA viral é extraído da O RNA viral é convertido O DNA complementar A quantidade de cDNA é amostra biológica a partir em DNA complementar (cDNA) é amplificado por monitorado com o uso de de mucosas ou de tecidos. (cDNA) usando a enzima meio de ciclos de PCR. marcadores fluorescentes. transcriptase reversa. Tome nota O DNA complementar é o DNA sintetizado a partir de uma molécula de RNA mensageiro! Construindo No vídeo a seguir, é possível visualizar de forma animada o que ocorre durante toda o conceito a preparação do PCR-RT! Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=zzeOsnHQ_sQ Colocando em prática Amplificando o teste de PCR-RT O principal objetivo do PCR-RT é amplificar fragmentos genéticos que são coletados para verificar a presença de doenças genéticas ou virais. Uma outra amplificação importante é a de informações! Em grupos de até quatro pessoas, produzam um poster no tamanho A4 que divulgue informações a partir da temática “Como o PCR-RT sabe se você tem COVID?”. O poster deve conter as seguintes informações: Como o teste PCR-RT é realizado para identificar a COVID; Próxima aula O que é analisado pelo teste PCR-RT; Como o teste PCR-RT é feito em laboratório para diagnosticar a COVID; Em grupo A confiabilidade do teste PCR-RT. Construindo o conceito Termos básicos da saúde Uma infecção refere-se à presença de microrganismos no corpo, como bactérias, vírus, fungos ou parasitas, podendo ou não causar sintomas perceptíveis, por isso utiliza-se IST e não mais DST; Já uma doença é um estado anormal do corpo ou da mente que resulta da interação entre o organismo hospedeiro e o agente infeccioso ou outros fatores, como condições genéticas, fatores ambientais ou lesões; Enquanto uma infecção pode ser assintomática ou nem provocar um mal-estar, uma doença, geralmente, apresenta sintomas que afetam o bem- estar do indivíduo. Embora algumas infecções causem doenças, nem toda infecção resulta em doença. Enquanto isso, há várias doenças que ocorrem sem a presença de um agente infeccioso. Construindo Entre as doenças, temos as bacterioses, que são causadas por bactérias; e as viroses, que são causadas por vírus. Um exemplo comum de bacteriose no Brasil é a pneumonia, o conceito causada, frequentemente, pela bactéria Streptococcus pneumoniae. Já a dengue, causada pelo vírus transmitido pelo mosquito Aedes aegypti, é um exemplo comum de virose que ocorre no nosso país. Nos dois casos, são doenças causadas por infecções. Representação digital de modelo do vírus da dengue, que é transmitido através da picada de um Aedes aegypti infectado. Curiosidade Arboviroses são doenças causadas por arbovírus, que são vírus transmitidos principalmente por mosquitos e outros artrópodes. Construindo o conceito Dedurando os intrusos Os testes rápidos seguem um método imunológico ou molecular para identificar rapidamente a presença do agente infeccioso; No método imunológico, os testes detectam a presença de moléculas que combatem as doenças e são produzidas pelo sistema imunológico; Já no método molecular, os testes detectam o material genético do invasor, como o DNA ou RNA viral ou bacteriano, usando técnicas como a técnica PCR-RT ou a amplificação isotérmica.  A oferta de vacinas pelo Ministério da Saúde é um dos serviços mais importantes que o SUS realiza no país, já que a distribuição dessa biotecnologia é uma das formas de Ponto de garantir a saúde populacional. partida Partindo de situações como a descrita abaixo, quais podem ser as principais consequências para a população? Baixa adesão à vacina contra gripe aumenta risco da propagação do vírus influenza Segundo dados do Ministério da Saúde, a cobertura vacinal foi de apenas 34,24% até maio deste ano, o que levou o órgão a prorrogar a campanha até 15 de junho em todo o país. A situação no estado de São Paulo também é preocupante. De acordo com o Centro de Vigilância Epidemiológica (CVE) do Estado, o índice de vacinação foi de 29,7% no mesmo período. © Getty Images Disponível em: https://jornal.usp.br/campus-ribeirao-preto/baixa-adesao-a-vacina-contra-gripe- ameaca-a-saude-no-brasil/. Acesso em: 12 jun. 2024. Além de se proteger contra as doenças, vacinar-se ajuda a proteger os outros. Construindo o conceito Como as vacinas nascem? Toda nova vacina precisa passar pelas quatro etapas de desenvolvimento listadas abaixo, processo crucial para garantir a sua segurança, eficácia e qualidade. Essas etapas permitem identificar e mitigar riscos, determinar a dosagem adequada, avaliar a resposta imunológica e monitorar efeitos adversos raros ou de longo prazo. 1 2 3 4 Aprovação Fase de Fase Pré-Clínica Fase Clínica Regulatória Monitoramento Estudos laboratoriais e Testes são realizados em Os dados dos testes são Após a aprovação, a em animais avaliam qual pessoas voluntárias para submetidos ás vacina continua sendo é a segurança e a acompanhar como o autoridades regulatórias monitorada para que eficácia da nova vacina corpo responde à nova (no Brasil é a ANVISA) efeitos colaterais raros ou que será desenvolvida. vacina. para serem aprovados de longo prazo sejam ou não. identificados. Construindo o conceito Os diferentes tipos de vacinas Vacinas de microrganismos atenuados: são feitas de versões enfraquecidas do vírus ou bactéria que causam a doença. Exemplos incluem as vacinas contra sarampo, caxumba e rubéola; Vacinas de microrganismos inativados ou mortos: contêm microrganismos que foram mortos ou inativados, incapazes de causar a doença. Exemplos são as vacinas contra a poliomielite e a gripe; Vacinas à base de RNA: usam um © Getty Images fragmento de RNA mensageiro (mRNA) que codifica uma proteína do vírus. As vacinas da Pfizer contra a COVID-19 são um exemplo; Um dos efeitos da poliomielite é a atrofia muscular, que pode provocar a paralisia e a perda de movimentos. Construindo o conceito Os diferentes tipos de vacinas Vacinas toxoides: são feitas de toxinas bacterianas que foram inativadas, mas ainda geram uma resposta imunológica. Essas vacinas são usadas contra doenças causadas por toxinas bacterianas, como tétano e difteria; Vacinas de componentes: contêm partes específicas do patógeno, como proteínas ou açúcares, que são suficientes para induzir uma resposta imunológica. Exemplos incluem as vacinas contra hepatite B e o HPV. © Getty Images O HPV é uma IST e apresenta, como sintoma, o surgimento de verrugas pelo corpo. Alguns tipos de HPV podem provocar câncer. Construindo Quando o antígeno é introduzido pela vacina, ele é reconhecido como estranho pelo o conceito sistema imunológico, que inicia uma resposta imune. Células apresentadoras de antígenos, como células dendríticas, capturam o antígeno e o apresentam aos linfócitos T, ativando-os. Os linfócitos T, por sua vez, ativam os linfócitos B, que produzem anticorpos específicos contra o antígeno. © Getty Images Os glóbulos brancos são células importantes para o reconhecimento desses antígenos e para o fortalecimento do sistema imune. Elaborado especialmente para o curso com imagens © Getty Images.  Reconhecendo a função do RNA nas células, fica mais fácil entender como as vacinas de RNA funcionam! Mas, por ser uma biotecnologia Ponto de nova, muitas teorias conspiratórias foram criadas acerca dela. partida Leia o trecho abaixo sobre um vídeo que viralizou durante a pandemia de COVID-19. Essa alegação faz sentido? Circula pelas redes sociais que vacinas contra a Covid-19 seriam capazes de transformar o código genético das pessoas, transformando-as em “organismos geneticamente modificados. As vacinas [de RNA] para Covid-19 são projetadas para nos transformar em Organismos Geneticamente Modificados.” Trecho de vídeo publicado no Facebook que, até o dia 22 de julho, tinha sido compartilhado por mais de 700 pessoas. © Getty Images Disponível em: https://lupa.uol.com.br/jornalismo/2020/07/22/verificamos-vacinas-covid-altera-dna. Acesso em: 12 jun. 2024. Transcrição da fita de RNA a partir de uma fita de DNA, processo que ocorre a todo momento nas nossas células. Construindo o conceito Como as vacinas de RNA nascem? A produção em escala industrial de vacinas de RNA começa com a síntese do RNA mensageiro (mRNA) em larga escala, por meio de técnicas de biologia molecular, como a transcrição in vitro. O mRNA é produzido a partir de um molde de DNA que contém a sequência genética do antígeno viral desejado. Após a síntese, o mRNA é purificado e encapsulado em nanopartículas lipídicas para proteção e entrega eficiente às células do corpo. © Getty Images  Sendo um grupo de doenças genéticas, a DHR parece ser um problema que não possui solução. No entanto, com o avanço de pesquisas, a Ponto de terapia gênica se tornou uma esperança! partida O trecho abaixo traz uma novidade para o cenário da saúde no Brasil. De que forma a aprovação da Anvisa pode ajudar os portadores da DHR? Anvisa aprova primeira terapia gênica no Brasil. O que isso significa? A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) autorizou, pela primeira vez, o registro de uma terapia gênica no país. Essa inovação específica é voltada para tratar a Distrofia Hereditária da Retina (DHR), um problema raro que causa perda de visão e está associado a mutações no gene RPE65. Disponível em: https://saude.abril.com.br/medicina/anvisa-aprova- primeira-terapia-genica-no-brasil-o-que-isso-significa. Acesso em: 11 jun. 2024. Virem e conversem Construindo o conceito Com a terapia (gênica) em dia! A terapia gênica é uma técnica médica que envolve a inserção, alteração ou remoção de genes para tratar ou prevenir doenças genéticas. Principais etapas da técnica: 1 2 3 Criação do vetor Inserção do Modificação do viral vetor viral DNA do paciente Um vírus é modificado Por meio de uma injeção, o Após as suas células receberem geneticamente para que vírus modificado entra no o gene transportado pelos não faça mal ao corpo do paciente e, assim vetores virais, elas o incorporam organismo do paciente, e como todo vírus, insere seu no seu DNA e, com isso, o é inserido no vetor, o gene material genético nas células paciente passa a produzir “corrigido” que o paciente do organismo hospedeiro. cópias de células que já precisará para tratar a possuem o gene que faltava ou sua doença. a versão corrigida dele, impedindo o avanço da doença. Construindo o conceito Com a terapia (gênica) em dia! O principal objetivo da terapia gênica é corrigir genes defeituosos responsáveis por causar doenças genéticas. A terapia gênica é aplicável em diversas condições, especialmente em doenças genéticas raras e graves, como doenças causadas por mutações em um único gene, cânceres, doenças hereditárias do sangue e doenças neurológicas. As terapias gênicas ainda enfrentam desafios significativos em termos de acessibilidade, sendo muito caras. Esforços contínuos em pesquisa e desenvolvimento buscam reduzir custos e expandir o acesso a esse tratamento. Curiosidade A terapia gênica ainda está em fases experimentais para muitas doenças, mas tem mostrado resultados promissores, oferecendo esperança para tratamentos mais eficazes no futuro. Construindo o conceito Glossário para a terapia gênica Doenças monogênicas 1 Doenças monogênicas são distúrbios causados por mutações em um único gene. Doenças multifatoriais 2 Doenças multifatoriais são condições causadas por uma combinação de fatores genéticos e ambientais. Doenças degenerativas 3 Deterioração da função ou estrutura de tecidos e órgãos ao longo do tempo. Construindo o conceito Mas as terapias são iguais para todos? Pacientes diferentes demandam terapias diferentes, seja na psicologia ou nos genes! Podemos notar essas diferenças quando vemos mais de perto as terapias gênicas já autorizadas no Brasil. Atrofia muscular espinhal (AME) Distrofia hereditária da retina Hemofilia Síndrome de Hunter Como essas doenças são tratadas pela terapia gênica? Em conjunto, pesquisem rapidamente como a terapia gênica consegue tratar e expliquem para a sala! Vocês podem usar o site https://jornal.usp.br/tag/terapia-genica/ para as pesquisas!  Algumas doenças genéticas estão associadas a cromossomos Ponto de específicos, como o cromossomo X ou Y, e a forma como a herança desses cromossomos se dá entre homens e mulheres. partida O trecho abaixo fala sobre uma doença genética ligada a um desses cromossomos. É possível visualizar essa doença no heredograma visto? As mulheres têm dois cromossomos X, já os homens têm um cromossomo X e um cromossomo Y. A herança genética da hemofilia está ligada ao cromossomo sexual X, que é o cromossomo feminino. Quando um homem, XY, tem uma mutação causadora da hemofilia, ele © Getty Images porta e manifesta a desordem. Disponível em: https://abraphem.org.br/o-que-e-hemofilia-e-porque-ocorre/transmissao- genetica/. Acesso em: 11 jun. 2024. Cariótipo humano Construindo o conceito O que vai cair no teste do pezinho? O teste do pezinho tem como objetivo detectar precocemente uma série de doenças genéticas e metabólicas em recém-nascidos. A identificação precoce permite iniciar tratamentos que podem prevenir complicações graves. Uma pequena amostra de sangue é coletada por meio de uma picada no calcanhar do recém-nascido. As gotas de sangue são aplicadas em um papel de filtro especial, que permite calcular a dosagem elevada de fenilalanina (FAL) no sangue. Entre as várias doenças que o teste identifica, as mais conhecidas são o hipotireoidismo congênito e a anemia falciforme. Vídeo Onde fazer? O teste do pezinho faz parte do Programa Nacional de Triagem Neonatal e pode ser feito de graça pelo SUS! Para saber mais: https://www.youtube.com/watch?v=nrWxjajVyOI Construindo o conceito A importância do heredograma Um heredograma é a representação da árvore genealógica de uma família, utilizada para mapear a ocorrência de doenças genéticas ao longo das gerações. No heredograma ao lado, podemos observar uma família que manifesta uma condição associada ao cromossomo Y. Como as mulheres possuem genótipo XX e homens, XY, apenas os descendentes homens manifestam a doença, já que herdaram o cromossomo Y com a condição. Os quadrados representam indivíduos masculinos, já os círculos representam indivíduos femininos. As figuras pintadas representam indivíduos que manifestam a doença ou condição genética estudada. Construindo o conceito A importância do heredograma Unido com o teste do pezinho, o heredograma é importante para mapear a probabilidade de doenças genéticas na família e orientar quais condições devem ser monitoradas com mais atenção. Isso facilita a detecção precoce de doenças específicas no recém-nascido. Assim é possível melhorar a qualidade de vida e o prognóstico de crianças, garantindo um acompanhamento médico contínuo e direcionado desde Gotas de sangue são coletadas em um papel especial para serem testadas posteriormente em laboratórios os primeiros dias de vida.