Biotecnologia – Tecnologia reduz custo em análises do genoma

Desvendar o código genético dos organismos vivos não é mais uma possibilidade remota e de altíssimo custo. Unindo técnicas e equipamentos mais avançados, tornou-se possível identificar sequências genéticas em amostras de sangue, saliva, esperma, penas, pelos etc. em dois a três dias, e concluir análises em pouco mais de uma semana, com menor custo, incentivando novas pesquisas com aplicação em vários setores, da medicina à exploração de petróleo.

Os genes, cada ser humano possui entre 30 mil e 40 mil deles, são fragmentos de DNA com cerca de 3 bilhões de pares de bases nitrogenadas (nucleotídeos), compostas por quatro moléculas básicas – adenina, citosina, guanina e timina. Apesar de a estrutura primordial ser a mesma, as combinações, formatos e dimensões moleculares variam, individualizando cada ser.

“Hoje, com todo o conhecimento que já reunimos e com o mapeamento genético de animais e plantas, conseguimos consolidar avanços em curto espaço de tempo e podemos selecionar espécies de animais e vegetais mais adaptadas, muito rapidamente”, afirmou Jefferson Santos, diretor comercial da Helixxa, empresa especializada em serviços genômicos.
Fundada há poucos meses em Campinas-SP, no Centro Tecnológico Tecno-Park, a empresa se destaca no campo da biotecnologia baseada em genômica, e também presta serviços em análises de DNA (ácido desoxirribonucleico) e de RNA (ácido ribonucleico). Entre as suas competências, promove investigações sobre polimorfismo de um único nucleotídeo (SNP), podendo identificar variações nos pares de bases do DNA (ACGT) da sequência genética, passíveis de afetar o funcionamento ou a expressão dos genes – com a finalidade de embasar marcadores genéticos e sequenciamentos completos de genomas.

Seus dois sócios contam com larga experiência em biologia molecular e na área empresarial. O professor João Bosco Pesquero é doutor em biologia molecular pela Universidade Federal de São Paulo e pós-doutorado em biologia molecular pela Universidade de Heidelberg e também pelo Instituto Max-Delbrück para Medicina Molecular de Berlim, Alemanha. O químico Mario A. de Oliveira Júnior possui vinte anos de experiência em gestão empresarial em organizações de grande porte, como a Unilever.

Marcadores genéticos – A técnica dos marcadores genéticos das moléculas de DNA tornou mais simples identificar os genes, por exemplo, associados a doenças em animais e pragas nas lavouras, para antecipar diagnósticos e terapias, além de selecionar animais e plantas geneticamente superiores ou com características economicamente mais interessantes, oferecendo suporte a medidas mais efetivas de controle biológico de pragas.

Química e Derivados, biotecnologia, Mario A. de Oliveira Júnior e João Bosco Pesquero - Helixxa - Campinas-SP
Oliveira e Pesquero (dir.): marcadores genéticos

“Com marcadores genéticos podemos melhorar, por exemplo, a qualidade de rebanhos ao ressaltar características fenotípicas mais marcantes, como a taxa de gordura presente na carne, ou a docilidade do animal, uma característica importante para o manejo do gado, ou ainda a quantidade de leite e a sua qualidade proteica”, informou Pesquero. Uma das primeiras investigações realizadas pela Helixxa, em maio de 2010, levou os pesquisadores a definir marcadores genéticos para apoiar a seleção de reprodutores e matrizes, entre outros objetivos, em rebanhos de corte e de leite, a pedido da Embrapa.

A empresa também desenvolveu e validou marcadores genéticos para identificar variedades mais produtivas de café, e também mais tolerantes às variações climáticas e resistentes a pragas. “Podemos identificar, por meio dos marcadores, variedades genéticas mais adaptadas a determinados tipos de clima ou solo, para permitir o plantio em regiões inusuais, como o Nordeste, com bom rendimento, reduzindo custos aos produtores”, informou Santos. O Brasil já contava com o sequenciamento do cafeeiro desde 2004, fato que ajudou essa pesquisa. O cacaueiro também está sendo estudado.

“Depois de definidos os marcadores genéticos, com potentes sequenciadores de DNA e de equipamentos de leitura de micro-arrays, que permitem realizar ensaios pré-desenhados para análises de expressão gênica, podemos fazer uma seleção assistida dos nossos alvos de estudo com grande flexibilidade técnica e a custos moderados”, explicou Santos.

Genética molecular – Como laboratório homologado de estudos genômicos da Pfizer Saúde Animal na América do Sul, a Helixxa também tem a oportunidade de participar e dar suporte para análises genômicas que permitam desenvolver marcadores genéticos para identificar o potencial genético de animais.

“Oferecemos todo o suporte técnico à Pfizer para a realização de pesquisas e para a validação de marcadores de DNA (ácido desoxirribonucleico) e de RNA (ácido ribonucleico) para identificar características que poderão ser economicamente mais relevantes para as produções e criações”, afirmou Pesquero, sócio e conselheiro científico da Helixxa.

No momento, a empresa também se dedica à realização de estudos de sexagem de pássaros, promovendo entre 600 e 700 análises por semana, com o uso de marcadores genéticos que identificam cromossomos de machos (ZZ) e fêmeas (ZW) logo após o nascimento, com base em gotículas de sangue ou de amostras da membrana interna da casca do ovo.

A definição de marcadores genéticos para comprovar a ancestralidade de raças de animais é outro projeto em curso. “Na criação de cavalos, a genotipagem já é tradicional, mas podemos aplicar a técnica para a seleção de cães, promovendo a evolução do atual sistema de pedigrees para certificações genéticas”, exemplificou o professor Pesquero.

A genética molecular já contribui com a petroquímica e a exploração petrolífera. Estudos de microbiota para a identificação de micro-organismos presentes comprovaram que leveduras lipofílicas conferem menor viscosidade ao óleo e podem oferecer contribuições valiosas ao setor petrolífero. “Variedades lipofílicas, como as encontradas em faixas de mangue do litoral do Rio de Janeiro, endêmicas nessas regiões, são capazes de absorver materiais graxos, podendo ser injetadas nas tubulações de poços de extração para facilitar a operação de bombeamento, aplicando-se também às áreas contaminadas por vazamentos de óleo”, informou Mário Oliveira, diretor-geral da Helixxa.

“A cepa da levedura aeróbica Yarrowia lipolytica isolada na Baía da Guanabara por pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro comprovou melhorar a eficiência de biorreatores, ao produzir uma lipase em sua parede anfipática (hidrofílica/hidrofóbica), que atua como um biocatalisador poderoso na decomposição de material graxo proveniente de resíduos de refinarias de petróleo e de indústrias de alimentos”, acrescentou Jefferson Santos.

Química e Derivados, biotecnologia, Jefferson Santos - Diretor Comercial Helixxa - Campinas-SP - Seleção de animais e vegetais
Santos: rápida seleção de espécies animais e vegetais

Micro-organismos como leveduras e bactérias também são utilizados para aumentar o rendimento da produção de etanol, ou mesmo gerar energia por meio do aproveitamento do bagaço da cana-de-açúcar. “A ideia é desenvolver cepas e linhagens de micro-organismos para várias finalidades, como dar solução a dejetos e poder utilizar diferentes tipos de substrato para produzir etanol”, acrescentou Oliveira.

Em breve, a genômica propiciará respostas efetivas para garantir produções em escala industrial com base em micro-organismos, a exemplo das operações realizadas nas chamadas fábricas vivas e dos biorreatores voltados à produção de combustíveis. “Acreditamos que, no decorrer de uma década, possamos alcançar escala industrial na produção de energias renováveis, a exemplo da produção de biodiesel obtido de algas, em desenvolvimento nos Estados Unidos”, informou o diretor.

Alvos de patentes no mundo todo, as rotas de produção microbiológica serão, no futuro, tão importantes quanto as sintéticas, conferindo altos rendimentos e pagamentos de royalties aos detentores das tecnologias. Por isso, acreditam os pesquisadores, é tão importante investir nisso aqui no Brasil.

A genética molecular também oferece recursos valiosos para o desenvolvimento de novos fármacos e medicamentos, considerando as características e as sequências genéticas de grupos de indivíduos. Nos Estados Unidos, alguns medicamentos, como anticoagulantes, indicam na bula a necessidade de realização de testes genéticos prévios, para que possam ser prescritos aos pacientes. A Food and Drug Administration (FDA) preconiza a necessidade de análise farmacogenética para a indicação correta do medicamento em tratamentos oncológicos.

Os sequenciamentos de DNA na área da saúde abrem perspectivas para a detecção de problemas genéticos ainda no embrião, permitindo conhecer a predisposição genética para doenças graves e letais. Assim, os exames e análises ajudam a identificar falhas genéticas, mapear o DNA de um bebê ainda na fase uterina, pelo sangue da mãe. Os cientistas acreditam que, com o tempo, as mulheres não terão de recorrer a métodos invasivos de retirada de células da placenta ou remoção de fluidos (líquido aminiótico) para exames que podem agravar o risco de abortamento ou de infecções.

Avanços em pós-genômica – Atualmente, existem recursos não somente para a realização de estudos genômicos, mas também na área pós-genômica, na qual se analisam proteínas, lipídeos, peptídeos, ou seja, “todos os metabólitos presentes nas células e necessários para o funcionamento dos organismos”, como explicou Pesquero.

“Em 2011, começaremos a produzir matérias-primas e insumos para análises, como oligos ou primers, materiais constituídos de pequenos fragmentos de nucleotídeos e que são fundamentais para todas as análises na área de biotecnologia molecular”, antecipou o especialista. Em parceria com uma empresa alemã, a Helixxa deverá produzir entre 100 mil até 200 mil primers por ano, na expectativa de Pesquero. Hoje, segundo ele, as dificuldades dos pesquisadores brasileiros para a compra desses insumos no exterior são de toda ordem. Desde os altos custos, até o tempo de espera para a chegada desses insumos, fatores prejudiciais a vários estudos, que acabam sendo protelados ou suspensos pela falta de produtor local.

“Em dez anos, conseguimos aumentar em um milhão de vezes a velocidade dos estudos genômicos e a nossa capacidade de dar respostas às análises, mas acredito que, daqui a cinco anos, toda pessoa ao nascer já poderá ter acesso ao seu código genético”, concluiu o doutor Pesquero.

Instrumentos sofisticados – Com mais de R$ 4 milhões investidos na compra de equipamentos de última geração, a Helixxa propicia precisão e agilidade nas análises moleculares. Um dos mais avançados modelos, o Magna Pure LC 2.0, fabricado pela Roche, permite o isolamento de ácidos nucleicos e a realização de PCR (reação de polimerase em cadeia), amplificando todas as amostras, sem contaminações.

Química e Derivados - Sequenciador de Genomas 454 GS FLX System da Helixxa
Sequenciador 454 lê grandes fragmentos

“Trata-se de instrumento que permite realizar a técnica mais importante da biologia molecular atualmente: isolar e purificar DNA e RNA, possibilitando analisar de 96 até 384 amostras de uma única vez. Após a etapa de isolamento, os ácidos nucleicos são mantidos em placa resfriada e o equipamento é capaz de pipetar os ácidos purificados com altíssima precisão para preparar reações de PCR e de sequenciamento”, informou o diretor Mário Oliveira. Único modelo homologado pela Anvisa para realizar, por exemplo, extrações de amostras de sangue de pacientes com suspeita de acometimento do vírus da gripe suína H1N1, esse equipamento não requer reagentes químicos para promover a extração das amostras, mas as realiza por meio de beads magnéticos.
Outra preciosidade analítica dos laboratórios da Helixxa é o sequenciador de genomas 454 GS FLX System. Esse equipamento tem a capacidade de promover a leitura de grandes fragmentos de material genético, em média com 500 pares de bases, com a tecnologia de pirosequenciamento. Contando com computador de 3 terabytes para armazenar até 60 corridas de análises de genoma, pode sequenciar até 1 milhão de fragmentos por corrida, e dedicar-se ao sequenciamento de genes para a área oncológica. Provido de beads magnéticos para análises nanométricas e também fabricado pela Roche, permite realizar genomas completos, como o da bactéria Xylella fastidiosa em apenas uma semana, ao custo estimado de R$ 15 mil. Para efeito comparativo, dez anos atrás, as pesquisas que resultaram no sequenciamento dessa bactéria demandaram três anos de estudos, a um custo aproximado de US$ 15 milhões, como informou Pesquero, que atuou nesse projeto.

Para servir a inúmeras aplicações, como identificar doenças ou saber se uma droga está realmente agindo no paciente, a empresa está equipada com plataformas para análise de expressão gênica, por meio da qual as informações contidas em segmentos de DNA são transcritas em moléculas de RNA, que podem atuar na síntese de proteínas ou na atividade celular.

A Helixxa é capaz de identificar e quantificar todos os organismos vivos presentes numa amostra, por meio de equipamentos e estudos de metagenoma. Esse trabalho é extremamente útil no diagnóstico e prevenção de infecções hospitalares e na identificação de contaminações industriais.

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.