Biotecnologia no Diagnóstico e na Terapêutica de doenças

Biotecnologia no Diagnóstico e na Terapêutica de doenças

André Pagaime, n.º 1 Bruno Saldanha, n.º 3 Rafael Nascimento, n.º 16 12.ºB - 2022_2023 - Salesianos de Manique - Escola - Biologia Prof. Teresa Silva

INSULINA

BIOCONVERSÃO

INTRODUÇÃO

Indíce

VACINAS

ANTIBIÓTICOS

APLICAÇÕES

VANTAGENS E DESVANTAGENS

BIOTECNOLOGIA12.º ANO

ANTICORPOS

COVID-19

ESTEROIDES

POLICLONAIS E MONOCLONAIS

VITAMINAS

ÉTICA

SOROS

COM ANTICORPOS

CONCLUSÃO

O que é biotecnologia?

Biotecnologia

Biologia + Tecnologia

Tecnologia baseada nas ciências biológicas, em qualquer nível: molecular, celular, morfofisiológico, ecológico, biodiversidade, reprodução e genética; Manipulação de organismos, células e biomoléculas de forma a obter substâncias ou produtos.

- Avanços na medicina: Não esquecer de referir os avanços no diagnóstico e tratamento de doenças

https://eartheclipse.com/environment/advantages-and-disadvantages-biotechnology.html

Aplicações e vantagens da biotecnologia

Algumas aplicações e vantagens da biotecnologia:

• Melhoria na redução e a qualidade de alimentos e na agricultura

• Redução da pegada ecológica

• Produção de diversas substâncias

• Avanços na medicina

• Diagnóstico e tratamento de doenças

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Desvantagens da biotecnologia

Claro que também existem pontos negativos:

• Pode ser utilizada como arma

• Desconhecimento de consequências a longo-prazo

• Problemas éticos

Aplicações e vantagens no diagnóstico e terapêutica de doenças

Anticorpos Policlonais

Anticorpos que são originados de diferentes linfócitos B

O nome policlonal deriva do facto de que estes anticorpos são produto de diferentes linhagens de células B; A utilização de anticorpos policlonais começou no início do século XX; Os anticorpos eram obtidos a partir do soro de animais previamente inoculados com antigénio; Porém esta prática tem riscos: Pode desencadear respostas imunitárias no recetor devido à presença de certas proteínas.

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Anticorpos monoclonais

Cópias sintéticas criadas em laboratório a partir de um clone de um anticorpo específico

Em 1975, Milstein e Köhlen desenvolveram anticorpos por clonagem de apenas um linfócito B, daí o nome monoclonal; Era possível isolar um linfócito B e cloná-lo, mas não era possível manter a cultura; Essa dificuldade foi superada fundindo um linfócito B com um mieloma, formando um hibridoma.

Obtenção

Anticorpos Monoclonais

Extração a partir de hibridomas

É injetado um antigénio num animal, geralmente ratos; Faz-se uma cultura de mielomas; São extraídos Linfócitos B do animal e juntam-se com os mielomas, formando hibridomas; Depois, é feita uma cultura de hibridomas; Os hibridomas são selecionados; A partir dos hibridomas selecionados extrai-se os anticorpos monoclonais; São injetados hidridomas no animal para cultura, para uma utilização futura.

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Aplicações

Anticorpos Monoclonais

• Deteção de certas moléculas em baixa quantidade;
• Elaboração de testes de diagnóstico mais sensíveis e específicos;

• Testes de gravidez;
• Imunização passiva contra agentes infeciosos e toxinas;
• Tratamento de certas doenças

• Transplantes;
• Manipulação da resposta imunitária;
• Destruição de tumores e imunoterapia.

Soros com anticorpos

Solução com anticorpos de indivíduos ou animais que já estiveram em contacto com o antigénio NÃO CONFUNDIR COM VACINAS!

Imunidade passiva; A ação dos soros é temporária; Exemplos de situações em que podem ser utilizados soros com anticorpos:

• Tétano
• Mordida de cobra

BIOCONVERSÃO

Biotecnologia que recorre a microrganismos capazes de realizar certas reações químicas de transformação de compostos estruturalmente semelhantes

• Diminui o número de reações necessárias para a obtenção do produto,
• Produção mais rápida e económica;
• Permite realizar transformações, que seriam difíceis de efectuar por síntese química;
• Permite um aumento do grau de pureza e especificidade;
• Diminuição do risco de alergias e efeitos secundários.

Antibióticos

Produtos biotecnológicos que inibem o crescimento bacteriano ou matam bactérias

São, há várias décadas, fundamentais para combate de infeções bacterianas; A penicilina foi o primeiro antibiótico descoberto, por Alexander Fleming em 1928; Novos antibióticos foram sendo descobertos e, além dos naturais, foram desenvolvidos sintéticos; Outros antibióticos resultam de uma substância precursora sintética que é fornecida a um microrganismo para o mesmo completar a síntese

Esteroides

Compostos orgânicos que incluem hormonas sexuais, corticais adrenais, esteróis e fito esteróis. Nos mamíferos, a biossíntese de esteroides começa a partir do colesterol através de várias etapas até o esteroide final. Ocorre nas gónadas, glândulas adrenais e placenta. A produção biotecnológica de esteroides, tem sido tradicionalmente baseada no isolamento de microrganismos de interesse e o seu posterior aperfeiçoamento através de mutagénese e seleção físico-química.

Esteroides

Os fito esteróis sendo os esteróis vegetais servem como substratos baratos para a produção de derivados esteroides. Vários genes e vias bioquímicas envolvidas na degradação de fitoesteróis foram identificados em espécies de Rhodococcus e Mycobacterium. Além de uma investigação inicial em mamíferos, a presença de esteroides como androsteroides e progesterona também foi demonstrada em plantas. O seu papel principal está ligado ao crescimento, desenvolvimento e reprodução.

Esteroides

Os esteroides estão na natureza e servem como fontes de carbono e energia para bactérias.A transformação microbiológica de esteróis vegetais é atualmente a base tecnológica para a produção dos chamados synthons, a partir dos quais vários esteroides farmacêuticos são produzidos por sínteses químicas ou químico-enzimáticas combinadas.

Vitaminas

Cianocobalamina (Vitamina B12)

Considerada a maior molécula entre todas as vitaminas e é corresponsável pela produção dos glóbulos vermelhos. Ajuda a manter a saúde das células nervosas e a formar a cobertura protetora de nervos: a chamada bainha de mielina da célula. As suas principais fontes alimentares são as carnes bovinas, peixes e kefir (cultura de bactérias probióticas). Os problemas de saúde causados por deficiência do seu consumo são anemia, alterações neurológicas e distúrbios sanguíneos.

Vitaminas

Cianocobalamina (Vitamina B12)

Para as pessoas que possuem dificuldade de consumo de certos alimentos, a vitamina B12 pode ser ingerida a partir de suplementos produzidos por biotecnologia industrial. Comercialmente, a vitamina B12 é um sólido cristalino de cor vermelha, inodoro e insípido, solúvel em água. Para sua produção, são utilizados microrganismos Propionobacterium freundereichii, P. shermanii e Pseudomonas denitrificans, que são capazes de a produzir durante a fermentação. O processo ocorre em aerobiose intensa e é necessário adicionar sal de cobalto e DBI (5,6-dimetilbenzimidazol), essenciais para a biossíntese.

Vitaminas

Riboflavina (Vitamina B2)

Encontrada em carnes, ovos, leite de vaca, leguminosas e hortaliças, a riboflavina é um precursor das coenzimas flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e flavina mononucleotídeo (FMN). Estas são requeridas em reações tais como as de oxidação enzimática de carboidratos, gerando glicose para a produção de energia. A sua deficiêancia pode causar inflamações na gengiva, catarata e anemia.

Vitaminas

Riboflavina (Vitamina B2)

Pode ser obtida por microrganismos como, por exemplo, Ashbya gossypii, pela transformação de glicose em D-ribose e em seguida em riboflavina. Este fungo tem um alto rendimento, pois é capaz de produzir 40x a quantidade de riboflavina de que necessita, além de não ser sensível ao ferro e gerar um rendimento de 15g dessa vitamina por litro e meio. A vitamina B2 é separada das células através de um tratamento térmico a 120ºC durante uma hora, seguida da separação do micélio.

Vitaminas

Ácido ascorbico (Vitamina C)

Uma das vitaminas mais famosas devido à propaganda na televisão do combate a gripe. Encontra-se em frutas como limão, melão e uva. É solúvel em água, álcool e acetona, sensível à luz e resistente ao calor. Possui as funções de fortalecer o sistema imunológico, facilitar a absorção de ferro e ser antioxidante. Cerca de 60.000 toneladas de ácido ascórbico são produzidas por ano, movimentando um mercado de aproximadamente US$ 60 milhões. A maior porcentagem da vitamina C é produzida por meio do processo Reichstein, utilizando como substrato a glicose. Esse processo é composto por seis passos químicos e uma etapa fermentativa necessária para oxidação de D-sorbitol em L-sorbose.

Fatores de coagulação do sangue

A vitamina K é necessária para a síntese das proteínas que ajudam a controlar o sangramento e, por isso, para a coagulação normal do sangue. A sua deficiência pode causar doença hemorrágica em recém-nascidos. Deve-se administrar uma injeção desta vitamina aos recém-nascidos para a sua proteção.

Fatores de crescimento da epiderme

Os fatores de crescimento da epiderme são proteínas que estimulam a proliferação e diferenciação celular na pele

Porquê sempre a E. Coli?

Os fatores de crescimento da epiderme foi pela primeira vez extraído e purificado a partir da glandula submaxilar de um rato; Atualmente é possível produzi-los através da técnica do DNA recombinante com a bactéria Escherichia coli.

Hormona do crescimento humano

HGH

Medicamento utilizado sobretudo para o tratamento de crianças com nanismo por deficiência hormonal, a hormona de crescimento humano ou hGH, do inglês Human Growth Hormone.

Hormona do crescimento humano

HGH

Num indivíduo normal, a liberação da hormona na circulação sanguínea atinge seu pico durante o sono e no período da adolescência. Entre 20 e 25 anos, a produção do organismo começa a diminuir, ficando quase nula aos 60 anos. Essa hormona de crescimento em si não tem atividade. Ele é liberTado pela glândula pituitária (hipófise), localizada na base do cérebro. Pela corrente sanguínea chega ao fígado e nele induz à produção do IGF3 e do IGF1 (Insulin-like Growth Factor), substâncias que realmente promovem o crescimento.

Hormona do crescimento humano

HGH

Os pesquisadores, a partir de uma pituitária, obtêm o gene que codifica a produção da hormona e fazem nele modificações para atender às necessidades da bactéria Escherichia coli onde o hGH será produzido. Essa sequência de DNA é inserida numa molécula de DNA bacteriano (plasmídeo). Uma vez colocado esse plasmídeo dentro de uma bactéria, ela passará a produzir a hormona. A síntese é ativada pela presença, no meio de cultura, de um indutor químico.

Insulina

Hormona produzida pelo pâncreas, que é responsável por transportar a glicose do sangue para o interior das células

Há cem anos, a insulina começou a ser utilizada para tratamento de diabetes; Porém o processo de obteção era pouco eficiente; Era necessário extrair a partir do pâncreas de porcos e purificar;

Obtenção

Insulina

A insulina é produzida através da tecnologia do DNA recombinante

Isola-se o vetor de DNA da bactéria e o gene da insulina no DNA humano, utilizando enzimas de restrição; Insere-se o gene da insulina no vetor, com ajuda da DNA ligase, utilizando enzimas de restrição; Introduz-se o vetor recombinante na bactéria, que copia o vetor e divide-se, originando mais células.

Vacinas

Solução que contém agentes patogénicos mortos ou atenuados ou parte deles de forma a estimular o sistema imunitário Imunidade artificial ativa

Diferentes estratégias aplicadas no desenvolvimento de vacinas

Microrganismos completos

Partes de Microrganismos

Recombinantes

Vacinas

Resposta imunitária à vacina

Após a administração da vacina é produzida uma resposta imunitária primária, sendo originadas células-memória; Se o organismo for infetado pelo agente patogénico as células-memória produzem rapidamente uma resposta secundária; Certas vacinas, como a do sarampo, conferem imunidade para toda a vida; Mas em outros casos, pode haver perda de imunidade pois o agente patogénico está sempre em mutação, criando-se a necessidade de criar novas vacinas para essas mutações.

Vacinas

COVID-19

Todas as vacinas contêm um componente ativo (o antigénio) que gera uma resposta imunitária, ou o esquema para a produção do componente ativo. O antigénio fornecido na vacina pode ser uma pequena parte do organismo causador da doença, como uma proteína ou açúcar, ou pode ser o organismo inteiro numa forma enfraquecida ou inativa.

Vacinas

COVID-19

Existem 3 abordagens diferentes para se fazer uma vacina:1. Utilizar o vírus ou bactéria na íntegra (inativado, atenuado, vetor viral); 2. Utilizar partes que desencadeiam a reação do sistema imunitário; 3. Utilizar apenas o material genético.

Testes Sars-Cov-2

PCR

O teste usa uma tecnologia conhecida como reação em cadeia da polimerase (PCR) para detetar vestígios de material genético do SARS-CoV-2.Depois que um cotonete é recolhido, o RNA viral é isolado da amostra e depois convertido em uma fita complementar de DNA. Em seguida, usando a técnica de PCR, o DNA é multiplicado para criar milhares de cópias, permitindo uma amostra grande o suficiente para testar os genes SARS-CoV-2.

Testes Sars-Cov-2

ANTIGÉNIO

O teste deteta fragmentos de proteínas virais específicas. Depois que um cotonete é recolhido, a amostra é misturada com um líquido e então colocada em uma tira de teste. À medida que a amostra flui pela tira de teste, os anticorpos SARS-CoV-2 no teste podem reconhecer e ligar-se a fragmentos de proteínas virais, se presentes. Este complexo fragmento de proteína-anticorpo aparece como uma linha colorida visível.

Testes Sars-Cov-2

ANTICORPOS OU SOROLOGIA

O teste é projetado para detetar anticorpos específicos contra o vírus SARS-CoV-2, imunoglobulina M (IgM) e/ou imunoglobulina G (IgG). Os anticorpos IgM aparecem alguns dias após a infeção e, cerca de duas a três semanas, os anticorpos IgG aumentam. Este processo tem o nome de soroconversão, onde o corpo produz anticorpos para que haja uma memória da infeção sofrida.

Problemas éticos

Conclusão

Webgrafia

https://www.britannica.com/technology/biotechnology https://intertox.com.br/a-biotecnologia-como-instrumento-de-diagnostico-tratamento-e-prevencao-de-doencas-frente-a-pandemia-do-covid-19/ https://eartheclipse.com/environment/advantages-and-disadvantages-biotechnology.html https://www.cientic.com/portal/index.php?view=article&catid=37%3Aimunidade-e-controlo-de-doencas&id=77%3Adiapositivos-de-biotecnologia-e-doencas&option=com_content&Itemid=89 https://www.tuasaude.com/anticorpos-monoclonais/ https://www.bbc.com/portuguese/internacional-53918187 https://biomm.com/como-a-biotecnologia-contribuiu-para-a-evolucao-da-insulina/ https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2020/021/ https://www.who.int/pt/news-room/feature-stories/detail/how-are-vaccines-developed https://colegiovascodagama.pt/ciencias3c/doze/unidade3.html https://www.msdmanuals.com/pt-pt/profissional/doen%C3%A7as-infecciosas/imuniza%C3%A7%C3%A3o/vacina-contra-hepatite-b-hepb

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"Biotecnologia define-se pelo uso de conhecimentos sobre os processos biológicos e sobre as propriedades dos seres vivos, com o fim de resolver problemas e criar produtos de utilidade"

Definição de biotecnologia segundo a ONU