Seminário Projeto Genoma Humano - 2014

Projeto Genoma Humano – PGH
Universidade Estadual do Ceará
Centro de Educação Ciências e Tecnologia da Região dos Inhamuns
Licenciatura Plena em Ciências Biológicas
Biotecnologia – Prof.: Dr. Silvio César
Universidade
Estadual do Ceará

Introdução
• O Projeto Genoma Humano foi um dos maiores e mais ambiciosos
projetos de todos os tempos. Foi o programa de pesquisa
internacional e colaborativo cujo objetivo era o mapeamento
completo e compreensão de todos os genes dos seres humanos.
• O projeto envolveu diversos países (o Brasil esta nesta lista), um
investimento milionário e um esforço de 13 anos para sua conclusão.
O PGH contribuirá para identificar a causa de doenças e as interações
entre o meio ambiente e a hereditariedade na definição da condição
humana.
Projeto Genoma Humano
2

O que é genoma?
• O genoma é o conjunto de todo o material genético localizado no
núcleo das células de um ser vivo. Ele é distribuído em
cromossomos, que por sua vez são compostos pela famosa
molécula DNA.
• Cada cromossomo contém centenas ou milhares de genes, que
carregam as instruções para fazer proteínas.
• DNA é a sigla para ácido desoxirribonucleico, uma substância
com um formato peculiar. Ela é composta por duas fitas
compostas por sequências de bases nitrogenadas. Essas bases
nitrogenadas são as famosas "letras químicas" do DNA, A, T, C e
G.
3

PGH – DNA: Marcos históricos...
1910
1866
Johan Gregor Mendel
Thomas Hunt Morgan
1943
1970 a 1973
Watson e CrickOswald Avery
Paul Berg
ChargaffGriffith
1928 1952
1954
4

“TimeLine” – História do PGH (Resumo)
1985
Robert Sinsheimer realiza uma
reunião na Universidade da
Califórnia e propõe o
sequenciamento do Genoma
Humano.
1990
Início oficial do Projeto
Genoma Humano, com
participação de pesquisadores
americanos e europeus.
1992
Francis Collins assume a
liderança do PGH após
saída de Watson.
1992
Creig Venter desenvolve
método de sequenciar genes
e torna-se presidente da
Celera Genomics.
1995
Sequenciamento completo
do genoma da bactéria
Haemophilus influenzae.
1999
Primeiro cromossomo
humano completamente
sequenciado.
2000
Consórcio do PGH e Celera
Genomics anunciam seus
trabalhos – Rascunho do
código genético Humano
2001
Science e Nature
2003
14 de Abril - PGH
é encerrado.
5

Corrida Mundial pelo Genoma Humano
Gilbert, um dos presentes na
reunião de Sinscheimer em
1985, ouve com atenção e
apoia a ideia propondo a
criação de um instituto do
genoma humano;
Charles DeLise, do
Departamento de Energia
(DOE) já manifestava
interesse em sequenciar o
genoma humano;
Renato Dulbecco comenta,
numa reunião realizada por
DeLise, que o projeto
viabilizaria uma virada na
pesquisa do Câncer;
Botstein e David Baltimore
criticam a ideia. O projeto vai
contra os princípios da
Biologia. Muito caro pode
colocar em risco todos os
pesquisadores;
6

O DOE não tem capacidade de receber um projeto dessa
magnitude;
O DOE fará um sequenciamento todo militar;
Questões envolvendo os genes não passaram pelos órgãos
de saúde;
NIH fará o mapeamento
NIH detém mais recursos e lidera o projeto
NIH nunca fez um projeto de tamanha envergadura;
Possuímos um banco e uma biblioteca de genes;
Somos a escolha lógica;
DOE fará o sequenciamento;
7

• Em 1989 NCR
aprova o projeto
genoma e
estabelece
algumas
orientações sobre
o projeto, onde
Watson aposta seu
cargo criando
objetivos para os
próximos 5 anos.
8

•Gilbert tenta sequenciar o genoma em
sua própria companhia.
• "[Será] disponível para todos ... por um
preço",
Gilbert
•Watson se irritou a ideia de vender algo
tão fundamental como dados sobre o
DNA humano.
•Watson “explode” com a ideia de
patentear genes sequenciados.
“Praticamente qualquer macaco"
poderia fazer o que o grupo de Venter
estava fazendo, "Estou horrorizado",
Watson disse ao Congresso.
•Watson deixa NIH.
Watson
•Venter sugere sequenciar genes
“interessantes” e anuncia ter
desenvolvido outro método de
sequenciamento
•Também falou em patentear os genes;
•Venter recebe proposta para testar sua
estratégia, e também deixa NIH em
1991;
Venter
Corrida Mundial pelo Genoma Humano -
Conflitos
9

1992 Francis Collins assume o NIH;
Importância do projeto para salvar vidas com a cura de
doenças genéticas;
Construção de mapas mais sofisticados e diminuição do
tempo para rastrear genes causadores de doenças mortais.
Perdido na polêmica, no entanto, foi o fato de que encontrar
um gene era muito longe de ter um tratamento, e muito
menos a cura
Em 1993 criou um novo e importante laboratório de
sequenciamento, o Centro Sanger perto de Cambridge, com
Sulston como sua cabeça.
O custo muito alto e o financiamento apertado dos EUA
preocupava Collins que temia a não conclusão do projeto ate
2005. “Temos hipotecado parte do nosso futuro."
Corrida Mundial pelo Genoma Humano –
Nova Perspectiva
10

• 1996 - NIH sequencia o genoma de uma
levedura (C. elegans) (Waterston e
Sulston são os sequenciadores) segundo
eles a tecnologia era bom o suficiente, o
empecilho era o custo.
• O Consócio pega pequenos pedaços de
DNA cujas posições no cromossomo são
conhecidas, quebra-os em pedaços,
sequencia-nos aleatoriamente e por fim
volta a montá-los.
• Collins não se apressou. Seu objetivo era
montar o “livro da vida” com a melhor
qualidade possível.
• 1995 - Venter surpreende a comunidade
ao anunciar que tinha sequenciado
completamente o genoma do
Haemophilus influenzae, em 1,8
megabases. Usando o método de
espingarda de sequenciamento, que o
NIH tinha insistido que não funcionaria e
não serviria para financiar.
• Venter simplesmente triturada todo o
genoma, depois usa um computador para
montar as partes sequenciadas a partir
de extremidades sobrepostas.
Consórcio Público Celera Genomics
Consórcio Público Vs. Celera Genimics
11

• 1998 – Venter anuncia que uma máquina
que sequenciaria automaticamente todo
genoma em 3 anos com um custo de US $
300 milhões.
• Venter usaria a mesma técnica que usou com
a Haemophilos, desta vez destruiria todo o
genoma de 3 bilhões de bases em “zilhões”
de fragmentos e usaria um dos
supercomputadores mais rápido do mundo
para sequenciar e montar.
• Venter tinha mais de 300 máquinas de
sequenciamento de Perkin-Elmer Corp.
Venter
• Os líderes do projeto público estava com raiva e
incredulidade. Depois de terem passado anos
preparando o terreno, poderia Venter realmente
vencê-los até o fim e roubar a glória?
• O plano de Venter deixaria o genoma cheio de
buracos e impossível de remontar;
• Collins acelerou o ritmo e anunciou que em 2001
teria o rascunho com 90 % do genoma. Em 2003
eles terminariam todo o sequenciamento. Tornar
um rascunho público foi uma estratégia para
evitar questões de patentes pela Celera e outras
empresas.
Collins
Venter lança o desafio
12

Venter anuncia, em
outubro 1999, que
já sequenciou 1
bilhão de bases do
genoma;
NIH anuncia, em
novembro de 1999,
que havia
completado 1 bilhão
de bases;
Em janeiro de 2000
Venter anuncia que já
copilou 90% do genoma
humano e que em Março
completaria 2 bilhões de
bases sequenciadas;
O consórcio
público acusava
Venter de lançar
dados do NIH no
seu site
Duelos na imprensa
13

Venter et
al. Collins et al.
Rascunho
14

Mapeamento do
Genoma
Representação
do mapeamento
genético no
cromossomo
humano
15

Frederick Sanger
2 vezes premio
Nobel
Desenvolveu o
Método de
Sanger ou
“Rescisão
Didesoxy”
Sequenciamento: Método Sanger
16

• Cromossomo artificial
bacteriano – BAC;
• Clonar sequencias de
DNA em células
bacterianas;
Sequenciamento
17

Sequenciamento
• Didesoxinucleotídeos s
ão inibidores de
terminação da cadeia
de polimerase de ADN;
• dNTP;
• ddGTP;
• ddATP;
• ddTTP ;
• ddCTP.
Projeto Genoma Humano 18

DNA Polimerase em Ação
19

Método “Shotgun”
Hierárquico
Método “Shotgun”
Aleatório
20

Sequenciamento Automatizado
21

Sequenciamento Automatizado
22

Desenvolvimento da Farmacogenômica;.
Testes genéticos
O Projeto Genoma proporcionou uma nova abordagem nas pesquisas biomédicas;
Possível identificar as causas das doenças raras, como síndrome de Kabuki e Miller.
Determinação de Fatores hereditários;
Encontrar mutações
Conquistas e Discussões
23

Descoberta
1.800 genes de doenças
genes suspeito por causar doenças
hereditárias em questão de dias;
Relação genoma/evolução humana;
Criação de catálogo de variação genética,
ou halotípos, no genoma humano.
Ainda é preciso:
Aperfeiçoar o genoma e fechar algumas
lacunas;
Identificar polimorfismos genéticos na
população humana
Identificar todos os elementos funcionais
do genoma;
Identificar como as proteínas funcionam
em conjunto;
Conquistas e Discussões
24

Interpretação genômica e tratamento adequado a
um paciente com histórico de câncer hereditário;
Análise do numero ou estrutura dos cromossomos
fetais afim de descobrir alguma anomalia;
Estudo de amostras tumorais podem determinar o
prognóstico e guiar a tomada de decisões
terapêuticas;
Algumas Aplicações da Genética e Genômica
na Medicina
25

Genoma e Medicina
Transtor-
nos de um
único gene
Transtornos
Multifatoriais
Transtor-
nos
Cromossô
micos
Três tipos
de fatores
genéticos
causadores
de doenças
26

Aplicações na Medicina
Terapia Gênica
Testes Genéticos
Farmacoge-
nomica
US$ 3 Bilhões
- 2001
US$ 1 mil -
2013

• Teve início em 2006;
• Criado para catalogar mutações genéticas causadoras do
câncer;
• Compreender como os erros no DNA afetam as células
causando seu crescimento descontrolado;
• Identificar as alterações no conjunto completo de cada
câncer de DNA - seu genoma - irá lançar as bases para
melhorar a prevenção do câncer, detecção precoce e
tratamento.
28

• Peito
• Sistema Nervoso Central
• Endócrino
• Gastrointestinal
• Ginecológico
• Cabeça e Pescoço
• Hematológicas
• Pele
• Tecidos Moles
• Torácico
• Urológico
Gêneros Estudados
http://cancergenome.nih.gov/cancersselected
29

PGH - Brasil
• O Projeto Genoma Humano do Câncer está em andamento graças a
união da Fapesp, Instituto Ludwig, Unicamp, EPM e da Faculdade de
Medicina da USP;
• Brasil ganhou reconhecimento internacional ao sequenciar com êxito o
genoma da praga Xylella fastidiosa praga da laranja.
• O projeto da praga foi tão bem sucedido, que ganhou o reconhecimento
internacional, sendo capa da revista britânica Nature e
da Science (EUA.).

1) Privacidade de
informação genética;
2) Segurança e eficácia
na medicina genética;
3) Justiça no uso das
informações genéticas
•O projeto dedicou
10% do seu
orçamento para a
ELSI Program
(Ethical, Legal and
Social Implications
of the Human
Genome Project).
Debates e Bioética
31

Autonomia
Privacidade
QualidadeIgualdade
Justiça
Debates e Bioética
Princípios
básicos do
Projeto
Genoma
Humano
32

• Impossível
clonar um
humano (cópia
exata).
• Complexidade
vem da
combinação de
genes/produçã
o de proteínas
• Influencias
ambientais
altera o
funcionamento
do organismo;
• Genoma
Humano tem
cerca de
30.000
genes
Nem
todas as
respostas
estão no
DNA
Humanos
99,99%
Idênticos
Identificar
as
interaçõe
s entre os
genes
Gene:
Matéria-
prima sem
manual de
instruções
"A noção de que
um gene é igual
a uma doença ou
que produz uma
proteína-chave
está voando
janela afora",
afirmou Craig
Venter.
Resultados
33

A decifração do genoma respondeu a algumas
questões. Mas, no processo, levantou outras ainda
mais enigmáticas.
Autor Desconhecido
Resultados
34

Onde encontro informações sobre o PGH?
http://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/
http://www.genome.gov
http://cancergenome.nih.gov/
http://www.nature.com/>
http://www.nih.gov
http://energy.gov/
http://www.jcvi.org/cms/home/
35

"O Projeto Genoma Humano foi uma
aventura incrível em nós mesmos,
para entender o nosso próprio livro
de instruções do DNA, a herança
compartilhada de toda a
humanidade“.
Diretor do NHGRI Francis S. Collins,
36

• NUSSUBAUM, Robert - Thompson & Thompson Genética Médica. Vol. 7 (2008), actual.
2008. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na internet: <URL
http://books.google.com.br/books?id=vjOET7ul_R0C&hl=pt-BR&source=gbs_navlinks_s>
• TEIXEIRA, Sálvio de Figueiredo; VELLOSO, Carlos Mário da Silva - Direito e medicina. Vol.
1 (2000), actual. 2000. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na internet: <URL
http://books.google.com.br/books?id=izzd31Z7GWYC&dq>
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de Harper (Lange). Vol. 29 (2013), actual. 2013. [consult. 27 Jan. 2014]. Disponível na
internet: <URL http://books.google.com.br/books?id=lM06AgAAQBAJ&dq>
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Referencias
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http://books.google.com.br/books?id=MM8DHOM9GJEC&dq>
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Referencias
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2014] Disponível na internet <URL
http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2001/genoma/participantes.html>
• RESERACH PORTFOLIO ONLINE REPORTING TOOLS - Department of Health and Human
Services. USA: act. 2013. [consult. 28 Jan. 2013] Disponível na internet <URL
http://report.nih.gov/>
• SCIENCE - Associação Americana para o Avanço da Ciência. USA: act. 2014. [consult. 23
Out. 2013] Disponível na internet <URL http://www.sciencemag.org/>
Referencias
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• NATURE - Nature Publishing Group. Reino Unido: act. 2014. [consult. 20 Out. 2013]
Disponível na internet <URL http://www.nature.com/>
• NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH - Department of Health and Human Services. USA:
act.2014 [consult. 27 Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://www.nih.gov/>
• GENEBANK - Department of Health and Human Services. USA: act. 2013. [consult. 23
Jan. 2014] Disponível na internet <URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/>
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2013] Disponível na internet <URL http://www.genoscope.cns.fr/spip/spip.php?lang=fr>
Referencias
40

Autor: Rafael Gonçalves Lima
Licenciando em Ciências Biológicas
Faculdade de Educação, Ciências e
Letras da Região dos Inhamuns
Tauá – Ceará
Universidade Estadual do Ceará

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