1: O INÍCIO
Inserido em nossa sociedade desde os anos 90, sendo a China a primeira a comercializar ao público alimentos transgênicos, com aporte inicial da França e Estados Unidos que em 1986 fizeram os primeiros testes de campo nesse sentido, os transgênicos tiveram começo com base em técnicas da Engenharia Genética, conforme estudos iniciais, segundo relato oficial, em 1970.
Há ainda uma vertente que afirme que os estudos começaram em meio ao nazismo. E quanto a isso é comum esse tipo de referência, é um tipo de lugar comum, mas o certo é que independentemente de onde tenha ocorrido seu início (estudos e testes) a conversa sobre os transgênicos está longe de ter um fim.
2: TÉCNICAS DA ENGENHARIA GENÉTICA
Uma grande quantidade de técnicas são usadas, e a partir delas, podem ser citados quatro resultados conhecidos popularmente por seus nomes, mas que levam a muita confusão por desconhecer as diferenças intrínsecas entre cada uma das técnicas. As principais técnicas resultantes são:
- Clonagem
- Células-tronco
- Transgenia
- OGM
Ainda que este artigo trate de transgenia, uma visão geral ajuda a identificar as diferenças e seus resultados finais, evitando assim confusão.
Clonagem: Tecnicamente, Clonagem Induzida. É uma técnica da Engenharia Genética que utiliza a retirada de dois materiais celulares distintos de dois indivíduos, o indivíduo A (1) e o indivíduo B (2). Do indivíduo A é extraída uma célula (3). Desta célula se extrai o núcleo (5) e todo o seu material, seja genético ou não. Do indivíduo B se extrai um óvulo (4) e deste se isola apenas a membrana do óvulo (6). Se insere o núcleo na membrana (7). Esse material é inserido em um meio propício para seu desenvolvimento podendo ser um indivíduo – indivíduo C (8) ou um meio artificial. Ao fim do processo é obtido o indivíduo D (9) o qual é idêntico ao indivíduo A.
Células-tronco: São células que têm a capacidade de formar qualquer tipo de células do organismo. Isso ocorre porque a célula não se diferenciou, ou seja, não tem uma função ainda definida, por isso pode criar, a partir de si, qualquer estrutura celular que queira. Existem dois tipos de células-tronco e essa diferença ocorre por momentos de estágios distintos. O espermatozoide (1), que é o gameta masculino, em busca do ovócito (2), que é o gameta feminino, permite que quando haja a fusão completa destes dois gametas (3) constitua o zigoto (4). Este passa a entrar em sucessivas divisões celulares, sendo cada nova divisão um novo estágio. A primeira divisão forma duas células e nesse estágio a formação celular recebe o nome de blastômero de duas células (5). A divisão continua e ao fim há 4 células, sendo denominado de blastômero de 4 células (6) e, em sequência a uma nova divisão é formado o blastômero de 8 células (7). Nesse estágio é que existem as células-tronco totipotentes e são assim chamadas porque estas células podem formar a partir de si qualquer estrutura celular ou tecidual. As células continuam se dividindo por mais duas vezes até chegar no estágio com 32 células finais (geralmente). Neste ponto já existe diferença de estrutura, passando a ser denominada de blastocisto (8). No blastocisto as células mais externas são chamadas de trofoblastos (9) e as células mais internas de embrioblastos (10). E estas células são as células-tronco pluripotentes ou células-tronco embrionárias. Após a formação do indivíduo ainda existe a presença de células-tronco disponíveis. Elas estão, em particular, na medula óssea, no sistema nervoso central e na pele. A técnica exige que estas células sejam retiradas e são estas, precisamente, as que são utilizadas pela Engenharia Genética nos indivíduos. As células-tronco são inseridas em órgãos com disfunções para que estes órgãos, pela ação das células-tronco, possam ser novamente ativados.
Transgenia: É a técnica da Engenharia Genética que obrigatoriamente utiliza a inserção de material genético de um ser vivo B em um ser vivo A, com o intuito de que o ser vivo A adquira as característica do ser vivo B. A fração genética do ser vivo B diz respeito à característica pretendida no ser vivo A. O termo transgenia significa, literalmente além (= trans) da genética. Fazendo alusão ao fato de que material genético externo é inserido no organismo alvo. A diferença principal entre transgenia e clonagem é que a clonagem utiliza todo o núcleo, com material genético e material não genético, já no caso da transgenia existe uso somente do material genético (DNA e RNA).
OGM: Organismos Geneticamente Modificados (em inglês; GMO – Genetically Modified Organism) são alterações genéticas realizadas sem a inserção de material genético externo, ou seja, a alteração é in loco, sem a necessidade de um segundo material genético provido de outro ser vivo. Assim, todo transgênico é um OGM, mas nem todo OGM é um transgênico. Utiliza somente a alteração do material genético (DNA e RNA) assim como ocorre na transgenia, sem participação de outras partes do núcleo.
Estas são as principais técnicas da Engenharia Genética. Dentro destas técnicas existem variações de procedimento que alteram a eficiência global de cada um.
3: TÉCNICAS DE TRANSGENIA
É necessáro saber que os genes são classificados de três formas:1 – Genes Codificadores: Conferem as características aos organismos
2 – Genes Promotores: São responsáveis por ativar/desativar funções dos genes codificadores
3 – Genes ‘Lixos’: Conhecimento de suas funções de forma tardia, por isso do nome
Os dois primeiros constituem 20% dos genes. O terceiro tipo, que corresponde a 80%, tem esse nome porque não era conhecida sua função. Cientistas russos, após alguns anos descobriram que esse terceiro tipo de genoma codifica aspectos de tipo esotérico (termo usado por cientistas), tais como fé, intuição, percepções extra-sensoriais, capacidade de meditação, entre outros.
Com relação à trasngenia as seguintes etapas são necessárias:
ETAPA 1: Identificação e isolamento de gene
Isso se dá a partir de uma característica desejada. No caso mais divulgado, um tomate requer de resistência a baixas temperaturas. Assim, a busca é por encontrar um organismo que tenha resistência às baixas temperaturas, localizar esse gene e isolá-lo. O processo em si requer identificar o gene codificador (que dá a característica desejada) e o gene promotor, aquele que aciona a característica desejada. Encontrar o gene promotor é demorado; portanto, custoso. Por isso são usados os vírus porque estes são promotores genéticos naturais.
ETAPA 2: Identificação de célula transgenizável
Somente 3% de células são transgenizáveis. Uma vez que se tenham as células e se insere o vírus como gene promotor, é necessário identificar e isolar as células transgenizáveis. Para isso é necessário utilizar um meio identificador, que é chamado de gene identificador. O gene identificador é a partir de uma bactéria. Esse gene tem a característica de ser resistente a antibióticos. Como somente 3% das células são transgenizáveis, estas aceitam o gene identificador. Assim, todas as células vão a um banho com solução antibiótica e as células transgenizáveis resistem, devido à presença do gene identificador, já as células não transgenizáveis, sem a presença interna do gene identificador morrem.
ETAPA 3: Construção Genética
Uma vez passadas estas duas etapas, a terceira é fazer a construção genética da característica desejada. Isso se dá com três partes distintas e todas unidas entre si:
Gene codificiador do organismo B (característica desejada)
Gene promotor (geralmente um vírus)
Gene identificador (geralmente uma bactéria)
A união destas partes se dá através de enzima específica. Esta enzima é chamada de enzima de restrição e funciona como uma tesoura programada que corta o início e o fim da cadeia genética (do orgaismo B) conforme a característica que se queira, ou seja, o corte é preciso e a seleção específica.
ETAPA 4: Transporte para o núcleo
Uma vez que haja a construção genética este bloco deve entrar em contato com o material genético do organismo A, que é o organismo que será modificado geneticamete a partir das características do organismo B (gene codificador). Para isso é necessária a presença de um vetor que intermedeia o transporte da construção genética para o núcleo do orgaismo A. O diagrama ilustrativo a seguir apresenta a sequência de todo o processo visto até aqui.
(1): Gene do organismo B
(2): Parte do gene do organismo B que tem a característica desejada (Gene codificador)
(3): Vírus (Gene promotor)
(4): Bactéria (Gene identificador)
(5): Banho em solução antibiótica
(6): Células mortas (não transgenizáveis, aproximadamente 97%)
(7): Células vivas (transgenizáveis, aproximadamente 3%)
(8): Enzimas
(9): Construção Genética
(10): Vetor
(11): Célula do organismo A, que será transgenizado
(12): Núcleo da célula do organismo A, que receberá a construção genética
Existem 4 principais tipos de vetores. Cada qual possui seu método e caracterísiticas específicas para conduzir a construção genética para dentro do núcleo da célula do organismo A.
4.1 – Vetor A. T. (Agrobacterium thumefaciem)
Por essa via é utilizada a bactéria Agrobacterium thumefaciem (1) a qual possui um plasmídeo (2). Plasmídeo é uma cadeia de DNA, dentro da bactéria. Por esta via a necessidade de plasmídeo é importante porque ele permite promover a transferência genética da construção genética (3) para o núcleo do organismo a ser transgenizado. Uma vez que esse vetor (o plasmídeo) tenha se unido à construção genética este último deve ser replicado o que se dá no interior de outra bactérica a Escherichia coli (4). Assim, desta forma ocorre a replicação de forma horizontal (5). Este plasmídeo da Agrobacterium thumefaciem é causador de tumores no reino vegetal. Toda essa constituição vai a um banho (6) onde tem também células (7) do organismo A, o qual será transgenizado. Esse banho é de tipo antibiótico, as células que morrem (8) não foram transgenizadas, já as que se mantém vivas (9) foram transgenizadas. Assim são obtidas células transgênicas por esta via.
Balanço final da transgenia do organismo A:
Inserção de Gene codificador de outra espécie (organismo B)
Inserção de Vírus (como gene promotor)
Inserção de Bactéria (como gene identificador)
Inserção de Bactéria Agrobacterium thumefaciem (como vetor)
Inserção de Bactéria Escherichia coli (como meio replicante)
4.2 – Vetor por Biobalística
A construção genética (1) é agregada à enzima (2) e esta agregada a átomos de ouro ou tungstênio (3). Todo este conjunto é lançado contra as células (4) do organismo que será transgenizado. A maior parte (97%) incide contra o citoplasma e não são transgenizáveis (5) e somente 3% atinge o núcleo e estas foram as células transgenizadas (6). Diferente do plasmídeo, os átomos de ouro ou de tungstênio não causam danos à saúde.
Balanço final da transgenia do organismo A:
Inserção de Gene codificador de outra espécie (organismo B)
Inserção de Vírus (como gene promotor)
Inserção de Bactéria (como gene identificador)
Inserção de átomos de ouro ou tungstênio
4.3 – Vetor por Eletroporação
As células do organismo A (1), que serão transgenizadas são colocadas em um banho (3) que contém sais e NaOH – hidróxido de sódio. Junto a este banho está contido também a construção genética (2). Tudo isso recebe uma descarga elétrica (4). Toda esta condição, da solução e da descarga elétrica, faz com que a membrana plasmática da célula do organismo A se abra e assim a construção genética entra no núcleo da célula A. Daí saem células não transgeizadas (5) e as células transgenizadas (6). É a de menor eficiência.
Balanço final da transgenia do organismo A:
Inserção de Gene codificador de outra espécie (organismo B)
Inserção de Vírus (como genepromotor)
Inserção de Bactéria (como gene identificador)
Inserção de solução salina contendo NaOH
4.4 – Vetor por Microinjeção
O método é simples de entender e bastante intuitivo. Uma microagulha insere a construção genética de forma direta no núcleo de célula do organismo A, o qual quer realizar a transgenia. É a de maior eficiência.
Balanço final da transgenia do organismo A:
Inserção de Gene codificador de outra espécie (organismo B)
Inserção de Vírus (como gene promotor)
Inserção de Bactéria (como gene identificador)
Concluída esta etapa (Etapa 4) ainda restam novas etapas para que o processo possa ser concluído.
ETAPA 5: Banho final
Uma vez obtidas as células estas recebem mais um banho de antibiótico. Assim as células (de sementes) ficam transgenizadas e reduz a possibilidade de células não transgênicas estarem presentes.
ETAPA 6: Plantio
A partir destas sementes é realizado um plantio para obtenção de plantas.
ETAPA 7: Seleção das plantas
Não são todas as plantas que saem como o esperado. Somente as que saem dentro do perfil é que são aproveitadas. As demais são descartadas.
ETAPA 8: Constituição de mudas
As plantas selecionadas têm suas sementes retiradas. Estas sementes são plantadas e são mantidas em estufas. São estas as plantas que chegam aos consumidores. Este é a última etapa do processo.
4: TRANSGÊNICOS Bt E RR
Os alimentos transgênicos possuem várias possibilidades de classificação. A mais conhecida se refere aos alimetos BT e RR. Eles se referem à inclusão de determinados genes oriundos de bactérias específicas, conforme o caso.
Alimentos Bt: São aqueles onde existe a inclusão de parte da cadeia genética da bactéria Bacillus thuringiensis cuja cadeia de DNA produz resistência a inseticidas.
Alimentos RR: São aqueles onde existe a inclusão de parte da cadeia genética da bactéria Agrobacterium ssp cuja cadeia de DNA produz resistência a ervas daninhas. O nome deriva do inglês: Round up Ready.
Estas inclusões permite que a planta receba inseticidas/herbicidas de forma que ela seja imune a isso. Assim, dentro do balanço final deve ser acrescida à conta mais uma bactéria.
5: EXEMPLO DO TOMATE
De todos os alimentos transgênicos o tomate é, sem dúvida, o mais conhecido. Foi o primeiro alimento liberado nos Estados Unidos, mas não foi o primeiro do mundo, já que foi a soja na China. Este tomate foi produzido pela empresa Calgene, da Califórnia nos Estados Unidos. O nome é tomate FLAVR SAVR cujo nome faz alusão à flavor e savor.
A construção genética, neste caso, recebeu o gene afa3, oriundo do peixe linguado de inverno, conhecido também como solha de inverno ou ainda traseira preta (Pseudopleuronectes americanus). Esse peixe é resistente a baixas temperaturas e a ideia era construir um tomate resistente às geadas. Isso porque o gene afa3 possui a característica anticongelante.
Por essa construção genética esse tomate passou a ser conhecido como “tomate peixe”. O tomate FLAVR SAVR não chegou a ser comercializado porque não foi obtido o resultado esperado por parte dos cientistas.
Algo semelhante ocorreu com outras experiências feitas com tomate e com outras plantas, por exemplo, o fumo, uma vez que o esperado não foi obtido de forma satisfatória e pretendida por parte dos cientistas. A projeção não resultou no esperado. Isso permite antecipar que a construção genética pretendida dificilmente condiz com aquilo que é obtido na prática.
Fabiano Valente Nunes
Engenheiro Mecânico