Quando você pensa como são produzidos os transgênicos, qual imagem vem à sua cabeça? Talvez uma seringa injetando DNA em um vegetal? Ou um cientistas utilizando luvas grossas, máscara e roupa branca quando em contato com plantas?

como são produzidos os transgênicosEssas são imagens recorrentes quando falamos dos transgênicos. Entretanto, elas não representam como são produzidos os transgênicos dentro de um laboratório de biotecnologia vegetal. Na prática o processo não é nem um pouco assustador.

A produção de transgênicos é possível graças à tecnologia do DNA recombinante, desenvolvida em 1972. Nessa época descobriu-se que era possível “cortar” o genoma de um organismo em pequenos fragmentos de DNA e, assim, inseri-lo em outro organismo. Desde então é possível isolar, manipular e identificar genes nos organismos vivos.


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O que são os transgênicos?

Todo transgênico é um organismo geneticamente modificado (OGM). Mas vale lembrar que nem todo OGM é um transgênico!

A diferença é de onde vem o material genético a ser manipulado e inserido na célula do organismo que será modificado. No entanto, as mesmas técnicas utilizadas para desenvolver um transgênico também são utilizadas para desenvolver outros OGM.

As combinações das técnicas derivadas da tecnologia do DNA recombinante são fundamentais para a produção de um transgênico. São exemplos de técnicas:

  • Amplificação do DNA ( fazer cópias de uma região do genoma),
  • Clonagem gênica ( transferir fragmento de DNA entre organismos) e
  • Sequenciamento (permite a leitura dos genes),.

Após a identificação do fragmento do DNA, é necessário a sua introdução no organismo-alvo. Para isso existem técnicas de transformação genética.

Da mesma forma que um engenheiro civil tem diferentes opções de materiais de construção, um cientista possui distintos métodos para realizar a transformação genética. A esse conjunto de técnicas damos o nome de Engenharia Genética.

Afinal, como são produzidos os transgênicos?

O processo de produção de um transgênico pode ser dividido em algumas fases, que vão desde a seleção do gene de interesse até a confirmação de integração no genoma do organismo receptor.

1. Seleção de um gene

Atualmente, já existem plantas, animais, bactérias e até fungos transgênicos. Todos eles passaram por processos semelhantes antes de serem geneticamente modificados.

A primeira fase da linha de produção de um transgênico é a identificação de um gene de interesse. Este deve ter uma função importante para o organismo no qual ele será introduzido. Hoje, essa fase foi simplificada graças a enorme quantidade de genomas sequenciados, os quais são disponíveis em bancos de dados públicos.

É possível acessar os bancos de dados, fazer uma busca por um gene e assim encontrar sua sequência e função. Selecionado o gene, o cientista precisa de uma amostra do genoma do organismo que o possui, para então utilizar técnicas de DNA recombinante e retirar apenas a sequência específica do gene de interesse.

2. Transformação genética

Após isolar o gene de interesse é necessário introduzi-lo no genoma do organismo receptor. Para tanto, o pesquisador dispõe de diferentes técnicas, podendo escolher de acordo com o organismo a ser geneticamente modificado.

A transformação genética é a introdução controlada do gene selecionado no genoma do organismo receptor, sem causar danos. Para que a transformação ocorra, o gene deve ser introduzido em células aptas a regenerar um organismo completo.

Por isso técnicas de regeneração de organismos devem ser padronizadas de acordo com o organismo a ser transformado. Vale lembrar que no caso de microrganismos, a maioria de suas células podem ser utilizadas, assim como a maioria das células vegetais também são capazes de gerar um indivíduo completo. Já no caso dos animais, devem ser utilizadas células germinativas (espermatozoides e óvulos) ou células tronco.

como são produzidos os transgênicos: plantas

Eletroporação

Essa estratégia consiste em aplicar uma corrente elétrica (bem fraca e rápida) no líquido em que as células estão. O choque faz com que poros sejam abertos (e rapidamente fechados) na membrana celular e, com sorte, o “gene” consegue entrar e integrar no genoma. Existe uma adaptação individual para cada organismo a ser transformado, como por exemplo a intensidade, e a duração do pulso elétrico, assim como composição do meio em que a célula irá receber o DNA.

A eletroporação é muito utilizada para transformar, principalmente, bactérias. Células vegetais e animais possuem parede ou membrana celular mais resistentes e não são “abertas” tão facilmente.

Polietilenoglicol

O polietilenoglicol, também conhecido como PEG, é utilizado para transformar protoplastos (uma célula cuja parede foi removida), em sua maioria de plantas, mas também é usado em fungos.

O PEG é um reagente que induz o protoplasto a absorver o que estiver em seu contato. Ao colocar o protoplasto e o gene exógeno no mesmo meio, uma vez que houver condições ideais neste meio e for adicionado o PEG, o DNA será ligado à superfície do protoplasto que então irá absorvê-lo.

Biobalística

A biobalística é um equipamento capaz de acelerar partículas a uma velocidade suficiente para atravessar a membrana plasmática e parede celular de uma célula sem danificá-la. São utilizadas partículas de material apropriado (ouro ou de tungstênio) e o gene exógeno é “ancorado” nessas partículas.

É como se a biobalística fosse uma “arma”, a micropartícula com gene uma “bala” e a célula o “alvo”. Desta forma, os cientistas dão tiros nas células. Dentro da célula o gene se separa da partícula e se liga ao genoma do organismo receptor, por isso a técnica é também conhecida como “bombardeamento de partículas”.

A técnica é uma das mais utilizadas para transformação de plantas.

Agrobacterium tumefaciens

Não é novidade que muitas inovações tecnológicas partem da cópia de algo que já existe na natureza. Foi exatamente isso que levou ao desenvolvimento da técnica de transformação via bactéria, Agrobacterium tumefaciens.

Essa bactéria possui um plasmídeo (sequência de DNA circular) que é transferido naturalmente para o genoma da planta hospedeira, a qual passa a ter o DNA da bactéria (um transgênico natural). Os cientistas, ao desvendarem esse mecanismo, adaptaram esse plasmídeo para ser utilizado em laboratório.

A técnica consiste em utilizar A. tumefaciens com plasmídeos construídos pelos cientistas (contendo o gene de interesse), em condições padronizadas, isto é, as células vegetais são colocadas para crescer junto com a bactéria que irá transferir para o genoma da planta o gene selecionado, semelhante ao que ocorre na natureza. Após esse processo, as células transformadas são colocadas em um meio com antibiótico que irá matar a bactéria, restando apenas as células de interesse.

Atualmente a transformação via A. tumefaciens é a mais utilizada para produzir plantas transgênicas. Vale mencionar que é também comum a utilização dessa técnica para transformação de fungos.

Microinjeção

A microinjeção é a principal técnica utilizada para transformação genética de animais. A metodologia recebe esse nome, pois para introduzir o gene exógeno na célula animal é utilizado uma micropipeta ultrafina.

Como dito anteriormente, para produzir um transgênico, são necessárias células capazes de originar um organismo “completo”. Por isso, no caso de mamíferos, é utilizado óvulo recém-fecundado ou células-tronco (embrionárias ou totipotentes).

Por essa técnica seria possível inserir genes exógenos em camundongos (utilizado como modelo biológico em muitas pesquisas), ovinos, caprinos, bovinos e até humanos.

Diferentes métodos, uma finalidade

As técnicas de transformação foram desenvolvidas de acordo com a necessidade de transformar diferentes organismos. O objetivo é o mesmo:inserir um gene exógeno no genoma de forma que ele seja incorporado aos processos celulares. Para isso, a célula não pode ser danificada e precisa continuar viável e capaz de se diferenciar e gerar um novo organismo.

Uma maneira que os cientistas encontraram para identificar quais células foram transformadas, sem ter que esperar o organismo se desenvolver por completo, foi através da inclusão de um gene repórter junto ao gene de interesse. Como o próprio nome diz, esse gene vai reportar ao pesquisador que aquela célula recebeu o gene exógeno.

A identificação do gene repórter pode ser acompanhada mais facilmente, como é o caso da emissão de fluorescência pela proteína GFP (green fluorescent protein), da resistência antibióticos ao qual antes o organismo era suscetível e o gene gus responsável por modificar a cor de um meio quando na presença de uma enzima (muito utilizado em tecidos vegetais).

Uma vez que as células tenham sido identificadas, essas são selecionadas e transferidas para um ambiente onde podem se desenvolver.

O genoma do transgênico será então avaliado por diferentes técnicas, a fim de confirmar se o gene de interesse foi integrado ao genoma. Também é realizado o sequenciamento do transgênico e o nível de expressão do gene.

Anos de pesquisa

As técnicas aqui mencionadas devem ser padronizadas para cada tipo de organismo, seja ele animal, vegetal, ou microrganismo, adaptação que pode levar anos de testes.

A pesquisa resulta na melhor estratégia para inserir um gene de interesse, no genoma de uma célula receptora, e também na adequação da metodologia para seleção e desenvolvimento do organismo transgênico.

Após a confirmação de eficiência do transgênico, serão realizadas diversas avaliações de biossegurança para, assim, garantir que esse organismo não representa nenhum risco a saúde e ao meio ambiente.


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Quem pode produzir transgênicos?

No Brasil, o processo de desenvolvimento dos produtos transgênicos realizados nas instituições de pesquisas e empresas do setor é regido pela Lei de Biossegurança n° 11.105 de 2005. Um dos requisitos, determina que qualquer laboratório de biotecnologia que pretenda desenvolver transgênicos tenha um Certificado de Qualidade em Biossegurança (CQB) e uma CIBIO emitidos pela comissão técnica nacional de biossegurança (CTNBio).