Biología

Engenharia Genética e Produção de Insulina

Visão geral do DNA

Brinquedo. Alegria. Garoto. Baía. Dia. Deitar. Senhora. Basta uma pequena mudança de apenas uma ou duas letras e, de repente, você tem uma palavra totalmente nova com um significado totalmente novo. Nosso alfabeto usa apenas 26 letras para formar milhares de palavras apenas em inglês.

Os organismos vivos são programados de maneira semelhante. O DNA depende de quatro nucleotídeos diferentes - chamados A, T, G e C - que são unidos em sequências de milhões de nucleotídeos. Essas sequências únicas são responsáveis ​​por codificar características, desde a cor do seu olho até a concha de uma tartaruga marinha.

Uma mutação é uma alteração em apenas um ou vários nucleotídeos. As mutações podem ser ótimas, criando algo como uma nova cor de cabelo ou até mesmo resistência a doenças, mas também podem causar doenças ou até a morte. Isso acontece naturalmente, mas também é algo que os cientistas aprenderam a aproveitar para beneficiar os humanos.

Engenharia genética

Os cientistas descobriram maneiras de manipular sequências de DNA em laboratório. Esse processo é chamado de engenharia genética , que é o processo de codificação proposital para características ou produtos desejáveis.

Como a maioria dos processos, a engenharia genética requer várias ferramentas. O software de processamento de texto vem com várias ferramentas, como cortar, copiar e colar, para permitir que manipulemos pedaços de palavras, movendo-as como quisermos. Os engenheiros genéticos têm ferramentas semelhantes para permitir a manipulação de sequências de DNA.

Os cientistas usam enzimas de restrição para cortar pedaços de DNA onde quiserem. As enzimas de restrição são as tesouras microscópicas do mundo do DNA. Cada uma dessas minúsculas enzimas só pode cortar em uma sequência específica. Felizmente, existem muitos, então um cientista pode usar qualquer enzima de restrição de que precisa para fazer um corte específico. Quando chega a hora de juntar peças específicas de DNA, os cientistas procuram outra enzima chamada DNA ligase , que é a cola microscópica do mundo do DNA.

Em teoria, há pouco limite para o que os cientistas podem codificar por meio da engenharia genética. Alguns países estabeleceram leis que controlam as manipulações genéticas fetais. No entanto, muitos países, incluindo os Estados Unidos, permitiram que a engenharia genética fosse usada para produzir medicamentos. Um deles é a insulina. Vamos revisar um pouco sobre insulina e diabetes.

Insulina e Diabetes

Quando você come uma maçã, uma pilha de panquecas ou um doce, seu corpo libera um hormônio proteico chamado insulina , que pega o açúcar e o transforma em outras coisas, como energia. As vias da insulina são bastante complicadas e várias coisas podem dar errado. Algumas pessoas são incapazes de produzir insulina, enquanto outras se tornam sensíveis à insulina que produzem, anulando o efeito de qualquer insulina que produzam.

Essas pessoas são chamadas de diabéticos e sofrem de um grupo de doenças chamado diabetes. De acordo com a American Diabetes Association, 9,3% dos americanos tinham diabetes em 2012 e as taxas estão aumentando.

O tratamento da diabetes já percorreu um longo caminho. Inicialmente, no início dos anos 1900, os médicos trataram a diabetes recomendando a fome, e os diabéticos literalmente morreram de fome. Felizmente, os cientistas logo descobriram que extrair insulina de outra fonte e injetá-la em diabéticos era um tratamento muito melhor.

Em 1923, a Eli Lilly se tornou a primeira empresa farmacêutica a comercializar insulina. A insulina era colhida de outros animais produtores de insulina, como porcos e vacas, e depois purificada e processada em um formato que os diabéticos podiam usar para administrar a si mesmos. Embora salvasse vidas, esse processo era caro e eticamente questionável, e às vezes os humanos podiam ter reações adversas a essas formas animais de insulina.

A Engenharia Genética da Insulina

Na década de 1970, os cientistas desenvolveram uma maneira de produzir insulina humana, sem usar humanos ou animais. Primeiro, eles criaram partes de DNA geneticamente codificadas para a insulina humana. Em seguida, eles inseriram essas sequências de DNA nas bactérias. Eles permitiram que essas bactérias se multiplicassem, e cada bactéria produziu sua própria insulina.

Os cientistas então coletaram e purificaram essa insulina e a embalaram para diabéticos. Este processo foi uma melhoria por vários motivos:

  1. Os diabéticos agora estavam recebendo insulina humana, em vez de insulina de porco ou de vaca, então os efeitos colaterais eram menos preocupantes.

  2. Custa muito menos dinheiro cultivar bactérias do que animais de fazenda. Trilhões deles podem caber em um único tubo de ensaio e requerem muito menos para comer.

  3. Além disso, colher insulina de bactérias é mais eticamente favorável do que colher de porcos e vacas.

Em 1978, a insulina se tornou a primeira proteína humana geneticamente modificada. Embora tenha mudado ligeiramente com o tempo, o processo ainda é usado hoje. Sempre que um diabético preenche uma receita de insulina em uma farmácia hoje, ele pode agradecer à engenharia genética por seu medicamento que salva vidas.

Resumo da lição

Mutações são mudanças nas sequências de nucleotídeos e podem ser favoráveis ​​ou desfavoráveis. Os cientistas desenvolveram a engenharia genética , que é uma forma controlada de alterar essas sequências de DNA.

Eles dependem de enzimas de restrição , que cortam as sequências de DNA, e da DNA ligase , que cola as sequências de DNA. Com essas ferramentas, os cientistas podem modificar quase qualquer gene, mudando qualquer característica que esse gene programe. Eles também podem usar essa técnica para produzir medicamentos como o hormônio insulina, que é usado para tratar o diabetes.

Para fazer isso, os cientistas criaram peças de DNA geneticamente codificadas para a insulina humana, inseriram-nas nas bactérias, permitiram que as bactérias se multiplicassem, depois purificaram e empacotaram a insulina produzida. A insulina foi a primeira proteína humana produzida por engenharia genética e ainda hoje é produzida dessa forma. Como a insulina costumava ser colhida de porcos e vacas, a insulina de engenharia genética tem as vantagens de ser mais barata e mais ética de se criar e de ter menos reações adversas nos pacientes.

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