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Concepções gerais da atucao DNA recombinante

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Concepções gerais da atucao DNA recombinante

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• Também chamada de clonagem gênica ou clonagem molecular

• ÁREA DA BIOTECNOLOGIA: Engenharia Genética - realiza processos que permitem a identificação, manipulação e transformação do genoma de organismos vivos.

• No citoplasma das bactérias, existem pequenos anéis de DNA, chamados de plasmídeos, que possuem autonomia de replicação e alta capacidade de recombinação. Desse modo, eles são utilizados como vetores de clonagem e outras técnicas da engenharia genética.

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Desde que Frederick Banting, em parceria com Charles Best, descobriu a insulina em 1921, pacientes diabéticos eram tratados com insulina advindas de animais abatidos. Como a estrutura química do hormônio nesses animais é apenas um pouco diferente da humana, o procedimento funcionava bem nos pacientes. Essa descoberta representou um grande avanço científico, pois, até então, a única forma de tratamento para o diabetes era uma dieta altamente restritiva e grande parte dos pacientes não tinha expectativa de vida alta.

O uso da insulina animal

Até a década de 1980, os pâncreas dos animais abatidos nas fazendas eram levados para Indianápolis, em um prédio onde futuramente seria a garagem da Eli Lilly & Co., a primeira empresa a produzir insulina em larga escala. Apesar de tal avanço, eram necessárias oito toneladas de pâncreas animais para produzir aproximadamente 230 ml de insulina purificada . Além disso, apesar da semelhança entre a insulina bovina e suína à insulina humana, sua ligeira diferença causava reações imunológicas em alguns pacientes que acabavam produzindo anticorpos contra o hormônio, neutralizando sua ação e resultando em respostas inflamatórias nos sítios de injeção. Outra preocupação eram as possíveis complicações a longo prazo, decorrentes da injeção regular de uma substância estranha.

Com o passar dos anos, cientistas buscaram melhorias contínuas para a produção de insulina. Em 1936, pesquisadores encontraram uma forma de fazer com que o hormônio fosse liberado gradativamente no sangue adicionando protamina, uma proteína que demora de ser degradada pelo corpo. Uma injeção durava 36 horas. Outro avanço aconteceu em 1950, quando cientistas produziram um tipo de insulina que agia um pouco mais rápido e não permanecia na corrente sanguínea por tanto tempo. Na década de 70, começaram a produzir uma insulina que mimetiza o trabalho da natural: libera uma pequena quantidade ao longo do dia com picos que ocorrem durante as refeições. Contudo, apesar de tais pesquisas, o método de produção básico permaneceu o mesmo por décadas.

A biotecnologia assume o desafio da insulina

Então, no início da década de 80, a biotecnologia revolucionou a síntese de insulina. Pesquisadores já haviam decodificado a sua estrutura química em meados da década de 50. Logo encontraram a localização exata do gene da insulina na parte superior do cromossomo 11. Em 1977, utilizando técnicas de Engenharia Genética , uma equipe de pesquisa havia inserido um gene do hormônio de rato em uma bactéria, que então produziu insulina.

Em 1980, com as mesmas técnicas, a empresa de biotecnologia anunciou que havia produzido insulina ao introduzir o gene humano do hormônio em uma cepa de bactéria Escherichia coli . A formou parceria com a Eli Lilly & Co. , o que trouxe a insulina humana engenheirada ao mercado em 1982, com o nome comercial , a primeira droga recombinante no mundo.

Produção de insulina recombinante humana. 1: A insulina humana é extraída de células pancreáticas e o gene da produção de insulina é isolado. 2: Um DNA plasmidial é extraído de uma bactéria e cortado com enzimas de restrição, formando um plasmídeo vetor. 3: O gene humano da produção de insulina é inserido no vetor plasmidial para formar o DNA recombinante. 4: O DNA recombinante é introduzido em células bacterianas, formando as bactérias recombinantes. 5: As bactérias recombinantes multiplicam-se em um tanque de fermentação e produzem a insulina humana. 6: A insulina é extraída e purificada, pronta para uso.

A biotecnologia permitiu que pacientes diabéticos tomassem insulina virtualmente idêntica à insulina natural humana. Isso reduz as possibilidades de complicações relacionadas ao sistema imunológico do paciente. Em estudos químicos e farmacológicos, a insulina humana recombinante provou ser indistinguível da pancreática. Inicialmente, a maior dificuldade encontrada era a contaminação do produto final pelas células hospedeiras. No entanto, esse perigo foi erradicado com a introdução dos processos de purificação. O produto final de insulina é sujeito a uma bateria de testes incluindo os melhores ensaios imunológicos para garantir que não haja nenhuma impureza.

Atualmente, esse procedimento também é realizado utilizando células de leveduras, já que elas secretam uma molécula de insulina humana quase completa, com estrutura tridimensional perfeita. Isso minimiza a necessidade de procedimentos de purificação caros e complexos. A Saccharomyces cerevisae é a levedura predominante para produção de insulina em larga escala. Além das cepas de e leveduras, animais transgênicos e sistemas de expressão vegetais também podem ser empregados para a produção deste hormônio recombinante.

O futuro da insulina possui muitas possibilidades

Desde que foi sintetizada pela primeira vez, os pacientes diabéticos precisavam injetá-la com uma seringa diretamente na sua corrente sanguínea, sendo essa a única maneira de inserir o hormônio no corpo. Atualmente, pesquisadores têm buscado dispositivos e diferentes formas de insulina para serem utilizados como uma alternativa à seringa como: células produtoras de insulina , adesivos de insulina e, mais recentemente, um pâncreas artificial .

A tecnologia de DNA recombinante foi apenas o estopim das maravilhas que a biotecnologia é capaz de fazer para melhorar as condições de saúde de pacientes diabéticos. Os produtos farmacêuticos sintetizados através dessa técnica atualmente são utilizados para tratar doenças como anemia, AIDS, câncer, deficiência do hormônio de crescimento, entre outras. Além disso, as estratégias de tratamento também são melhoradas através do desenvolvimento de kits de diagnóstico, dispositivos de monitoramento e novas abordagens terapêuticas. A maioria dos medicamentos biotecnológicos é recombinante e esta pode ser a chave para o tratamento ou cura de outras doenças humanas letais, assim como foi para o diabetes.
Referências
Baeshen, N. A. et al., 2014. Cell factories for insulin production. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4203937/ .

Vajo, Z. Recombinant DNA technology in the treatment of diabetes: insulin analogs. 2001. Disponível em: https://academic.oup.com/edrv/article-lookup/doi/10.1210/edrv.22.5.0442#59030478

Recombinant DNA used for insulin production. Disponível em: http://www2.gvsu.edu/chm463/diabetes/Recombinant%20DNA%20and%20Insulin%20production.html . Acesso em: 01/06/2017

The discovery of insulin. Disponível em: https://www.nobelprize.org/educational/medicine/insulin/discovery-insulin.html . Acesso em: 01/06/2017.

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Insulina recombinante: Como afetou a vida dos pacientes? - Profissão Biotec

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Desde que Frederick Banting, em parceria com Charles Best, descobriu a insulina em 1921, pacientes diabéticos eram tratados com insulina advindas de animais abatidos. Como a estrutura química do hormônio nesses animais é apenas um pouco diferente da humana, o procedimento funcionava bem nos pacientes.

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1: A insulina humana é extraída de células pancreática e o gene da produção de insulina é isolado.

2: Um DNA plasmidial é extraído de uma bactéria e cortado com enzimas de restrição, formando um plasmídeo vetor.

3: O gene humano da produção de insulina é inserido no vetor plasmidial para formar o DNA recombinante.

4: O DNA recombinante é introduzido em células bacterianas, formando as bactérias recombinantes.

5: As bactérias recombinantes multiplicam-se em um tanque de fermentação e produzem a insulina humana.

6: A insulina é extraída e purificada, para evitar possíveis efeitos colaterais, e então estará pronta para uso.
PS: A geração de moléculas recombinantes pela clonagem molecular deve ser diferenciada daquelas obtidas por processos de “crossing-over” que ocorre entre cromossomos homólogos de eucariotos. A tecnologia do DNA recombinante consiste em procedimentos de manipulação experimental que permitem que DNA de fontes diferentes ou heterólogas seja inserido em um hospedeiro capaz de perpetuar o material genético de interesse, produzindo-o de maneira apropriada.

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A diabetes mellitus é um grupo de doenças que resultam da alta concentração de glicose no sangue. Existem tradicionalmente 2 tipos de diabetes ( algumas pesquisas recentes apontam para a existência de até 5): I e a tipo II.
A maioria dos casos é representante do tipo II, no qual maus-tratos hábitos alimentares e sedentarismo tornam o organismo resistente a insulina, hormônio pancreático que comanda a entrada de glicose nas células.
O tipo II é composto por pesssoas cujas células Beta do pâncreas produzem pouca ou nenhuma insulina. Para esse grupo, a injeção de insulina na corrente sanguínea é um dos tratamentos recomendados.

Dentre as causas da Diabetes tipo I são elas:
->Doença autoimune danifica células Beta;
->Uso prolongado de esteroides, antirretrovirais e antipsicóticos;
->Pancreatite*;
->Doenças Como hemocromatose, fibrose cística e câncer de pâncreas*;
Legenda: *(incomuns)

Sintomas:
->Fadiga, sede excessiva, glicosúria, perda de peso, dificuldade de cicatrização, náuseas, propensão infecções

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Quem descobriu a técnica e primeira a aplicou

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Quem descobriu a técnica e primeira a aplicou

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Banting e Best descobriram a insulina em 1921, purificando-a do pâncreas de um cão.O hormônio, produzido e secretado pelas células beta das ilhotas pancreáticas (ou Ilhotas de Langerhans), é responsável por regular o uso e armazenamento de alimentos, principalmente carboidratos.

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Como era antes da técnica e as desvantagens

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Como era antes da técnica e as desvantagens

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A técnica anterior ao DNA recombinante era a produção da insulina no pâncreas de animais abatidos, geralmente porcos e gados. A insulina, hormônio descoberto por Frederick Banting, era produzida em larga escala em laboratórios, porém eram necessários toneladas de pâncreas de animais abatidos e , apesar da grande aproximação da insulina suína ou bovina com a do humano, há diferenças que podem causar reações imunológicas, reduzindo a atuação desses hormônios e causando inflamações nos locais aplicados. Antes disso, a única solução para insulinodependentes era restringir os alimentos fornecedores de glicose da alimentação.

https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/recombinante.php
https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/biologia/tecnologia-do-dna-recombinante/16660
https://www.infoescola.com/biologia/a-utilizacao-da-tecnologia-do-dna-recombinante-no-tratamento-da-diabetes-mellitus/
http://profissaobiotec.com.br/engenharia-genetica-um-dos-pilares-da-biotecnologia/
http://profissaobiotec.com.br/insulina-recombinante-como-afetou-vida-dos-pacientes/
https://www.fiojovem.fiocruz.br/insulina-avancos-da-pesquisa