11.021 – Genética – Conclusões precipitadas sobre o Genoma


Projeto Genoma
Projeto Genoma

Dois equívocos saudaram a finalização do Projeto Genoma, anunciado em fevereiro de 2001. O primeiro foi achar que o homem tem menos genes do que deveria diante de sua grande complexidade – nossos 32 000 genes parecem poucos comparados aos 25 000 das plantas ou aos 19 000 dos vermes. Mas não é assim que se avalia complexidade: ela depende, de fato, das combinações que os genes podem realizar entre si. E a quantidade de nossas combinações supera a dos vermes na proporção de 10 elevado a 3 000 (1 seguido de 3 000 zeros). Essa medida é apenas teórica.
É claro que, na prática, o número pode não ser precisamente esse. Mas o cálculo ajuda a ver como é prematuro tirar conclusões sobre o genoma. O segundo engano refere-se ao fato de que os genes constituem apenas 3% do genoma: o resto parece inútil, tanto que está sendo chamado de “lixo genético”. Mas esse material, como sugere um estudo recém-publicado pelos cientistas Carla Goldman e Nestor Oiwa, da Universidade de São Paulo, pode ter a função de organizar os genes e ordenar suas combinações. “O lixo pode ser o próprio responsável pela complexidade do organismo humano”.

10.246 – Projeto Genoma – Excesso de Otimismo?


Projeto Genoma
Projeto Genoma

Em visita ao Brasil para um congresso de biologia molecular em Foz do Iguaçu e para anunciar um acordo com a Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), o médico Collins admitiu que houve exagero no otimismo com a revolução que o DNA levaria à medicina.
Reitera, contudo, que ela ainda virá, nos próximos dez anos, na forma de medicamentos projetados sob medida com base nas raras diferenças entre o código genético do paciente e o “manual de instruções” da espécie.
“O projeto certamente ocasionou uma revolução notável na pesquisa biomédica. Se você falar com qualquer estudante no Brasil ou em qualquer parte do mundo que esteja investigando biologia humana ou medicina, ele estará usando informação do genoma todo dia, e terá dificuldade em imaginar como fazíamos quando não tínhamos essa informação fundamental sobre o nosso próprio manual de instruções codificado em DNA. Esta revolução é inquestionável.
A revolução na prática médica, sempre soubemos, demoraria mais. Uma coisa é ter 3 bilhões de letras do código de DNA diante de você e outra coisa tentar entender e descobrir como diferenças na soletração podem afetar sua saúde.
Creio que pode ter havido algumas predições excessivamente otimistas sobre a velocidade com que a informação genômica transformaria a prática da medicina. Eu tentei não fazer, eu mesmo, essas predições. De vez em quando volto às minhas apresentações para ver se fui otimista demais, e acho que estamos mais ou menos no ponto certo.
Houve alguns avanços importantes. Por exemplo: nas famílias em que há alta frequência de casos de câncer de mama ou de cólon, sabemos hoje identificar os indivíduos com risco maior, e isso nos põe na situação de salvar vidas, porque permite tomar medidas.
Certamente temos a possibilidade de usar informação genômica, cada vez mais, em indivíduos que desenvolvem câncer, para tornar possível um tratamento muito mais personalizado. Se eu tiver câncer, hoje, certamente vou querer ter o DNA do meu tumor analisado para ver quais são as mutações em funcionamento que estão fazendo células boas se tornarem más e causarem a malignidade, porque essa é a melhor forma de predizer qual vai ser o prognóstico e, mais importante, definir qual vai ser a melhor opção de terapia.”

8033 – Projeto Genoma – Os resultados começam a aparecer


Projeto Genoma
Projeto Genoma

Oito anos de trabalho, milhares de pesquisadores do mundo todo, bilhões de dólares gastos –e, finalmente, estava pronto.
No dia 14 de abril de 2003, há dez anos, cientistas anunciaram que haviam terminado o Projeto Genoma Humano, compilando uma lista de 3 bilhões de letras químicas do DNA humano.
O primeiro anúncio dando conta da decifração do genoma foi em junho de 2000, quando cerca de 97% do DNA havia sido “lido”.
Para Eric Green, diretor do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano dos EUA, depois de um certo ceticismo inicial, as conquistas decorrentes do trabalho têm ficado mais claras nos últimos três anos.

Veja suas afirmações em uma recente entrevista:
A ideia não era sequenciar o genoma de uma pessoa, mas ter um hipotético, uma referência para representar a humanidade.
Da forma como foi feito há dez anos, estávamos lendo as letras do genoma uma página de cada vez, e diferentes páginas vieram de diferentes pessoas. Cada página era uma sequência de DNA com cerca de 100 mil bases, em um total de 3 bilhões de letras químicas.
O genoma de uma pessoa, um doador anônimo em Buffalo (EUA), respondeu pela maior parte disso, porque o especialista em criar a grande biblioteca de DNA era do Instituto de Câncer Roswell Park, que fica em Buffalo.
As diferenças de uma pessoa para outra estão só em cerca de mil bases [letras químicas do DNA], então o genoma de referência é 99,9% idêntico ao de qualquer pessoa. Usamos essa ferramenta para construir uma espécie de mapa rodoviário.
É como num GPS. É bom ter o mapa da estrada, mas você quer mesmo saber onde é o shopping, o posto de gasolina, o restaurante. Queremos saber onde estão os genes, as partes do genoma que codificam as proteínas. Em que regiões do genoma costuma haver variações? Quais são os genes ligados a doenças?
Quando me tornei diretor do Instituto de Pesquisas do Genoma, há três anos e meio, era rotina escutar: “Vocês estão nisso há sete anos. Onde estão os sucessos?”.
Não escuto mais isso. O que está acontecendo, em especial nos últimos três anos, é se avolumarem as histórias de sucesso.
Agora estamos compreendendo o câncer e as doenças genéticas raras. Podemos tirar sangue de uma grávida e analisar o DNA de um feto.
Temos formas mais precisas de receitar remédios e podemos usar DNA microbiano para rastrear surtos de doença em questão de horas. É um campo vasto de conquistas.

7656 – Projeto Genoma – Tirando Dúvidas


O genoma é uma versão química dos manuais do proprietário dos carros 0 km: ele traz todas as instruções necessárias para montar e fazer funcionar o seu corpo. Em maio deste ano, depois de dez anos de trabalho, a ciência identificou todas as letras desse livreto. Que não é pequeno: se fosse escrito em folhas de sulfite, teria a grossura de 200 listas telefônicas com 1 000 páginas cada uma.
Os cientistas não podem ainda ler o genoma porque, mesmo depois de achar suas letras, não dominam com fluência o idioma empregado pelas células – o quimiquês.
Ele também diz que, nesse meio tempo, o vocabulário genético certamente vai crescer e revelar dados que mudarão para sempre o nosso modo de vida.
Um gene, um pedaço de DNA, é uma instrução completa sobre o funcionamento do organismo e executa uma tarefa específica, como determinar a cor do olho ou a forma do nariz.
Mapear o genoma significa identificar milhares de substâncias pequenas que compõem o DNA. São designadas pelas letras A, C, G e T (siglas de adenina, citosina, guanina e timina)
O organismo humano tem cerca de 50 000 genes (ainda há dúvida sobre o total). Eles se compõem de 3,1 bilhões de pedaços pequenos de DNA, designados pelas letras A, C, D e T. Se fossem enfileirados, mediriam 1,5 m de comprimento.

O Mapa Genoma
Trata-se de uma espécie de guia. Como o mapeamento revelou a composição química de todos os genes, ele vai ajudar os cientistas a descobrir exatamente como os genes trabalham.
Já se conhecem quase 4 000 enfermidades associadas aos genes. Entre elas, o diabete e alguns tipos de câncer, como o da mama e o do cólon. Os médicos estão estudando centenas desses genes patogênicos para tentar corrigir os seus “defeitos” e, com isso, eliminar as doenças provocadas por eles.
Muitos males aparecem quando os genes são danificados por toxinas como o alcatrão do tabaco, ou por radiação, como sol em excesso. Esses danos poderão ser reparados. É possível até implantar genes que estimulem o crescimento dos ossos e soldar fraturas.
Desde que se encontre material genético bem preservado desses animais, seus genes poderão ser colocados em uma célula que se reproduzirá por meio da clonagem e se tornará um embrião. O filhote nascerá de uma mãe de aluguel. O que já se aprendeu com o mapeamento do genoma ajudará muito.
Clonar gente?
A experiência nunca foi feita, mas é possível. Em princípio, pode-se até congelar os genes de um cidadão e “ressuscitá-lo” após a morte. Não será a mesma pessoa: só o corpo é copiado na clonagem.
Dá para largar o álcool ou aumentar a inteligência?
Como tudo no corpo funciona sob o comando dos genes, nada impede que se implante nas células de alguém uma “ordem” que corte os vícios de beber e de fumar, ou que aprimore os dotes intelectuais de um indivíduo. O desafio será encontrar os genes exatos para a tarefa certa.

7613 – Neurociência – 100 Trilhões de Sinapses


Mapear a totalidade de sinapses em um cérebro é uma meta defensável como um passo importante na evolução da neurociência, mas não será fácil. Propostas para investigação do conectoma humano completo tem sido comparadas com o projeto genoma, mas basta olhar para os números para se dar conta de quão mais difícil será esse outro projeto.
Enquanto o genoma humano tem cerca de 3 bilhões de bases nitrogenadas (as “letras” do DNA), o cérebro possui 100 bilhões de neurônios. E enquanto uma célula humana abriga cerca de 20 mil genes, o número de sinapses em um cérebro é da ordem de 100 trilhões.
Em “Connectome”, Sebastian Seung mostra também como a tecnologia para mapear essas conexões ainda é extremamente lenta e trabalhosa quando comparada às modernas máquinas de sequenciamento de DNA, que hoje operam automaticamente após o preparo de amostras.
Para fazer um mapa em 3-D das conexões entre os neurônios, é preciso “fatiar” um cérebro em lâminas extremamente finas, de 30 nanômetros (30 milionésimos de milímetro). Depois é necessário fotografar uma a uma, com um microscópio eletrônico, e “empilhar” as imagens para reconstruir a forma tridimensional.
O biólogo Sydney Brenner fez isso tudo manualmente na década de 1960 para mapear o sistema nervoso completo verme C. Elegans. Sua equipe, porém, teve doze anos de trabalho para dar conta desse animal microscópico, que possui apenas 302 neurônios e 7.000 sinapses. Para reconstruir as sinapses de um único milímetro cúbico de cérebro humano usando o mesmo procedimento, seria preciso empregar 100 mil técnicos durante dez anos.
Sem avanços na automatização desse processo, ficou claro, jamais será possível mapear o conectoma humano. Mas já há ideias surgindo.
O volume de dados gerado pelo processo todo, por fim, é o aspecto mais desanimador. Para reconstruir digitalmente um único milímetro cúbico de sinapses, um computador precisa armazenar 1 petabyte de dados —algo equivalente a 1 bilhão de fotos. Multiplique isso por mil se você quiser mapear o conectoma de um camundongo, e multiplique por mil de novo para mapear um cérebro humano.
O mapeamento do conectoma de um mamífero, estima Seung, produziria dados a uma taxa maior que o LHC, acelerador de partículas gigante que realiza o maior experimento científico em andamento hoje.
A esperança do pesquisador e de outros cientistas do projeto, portanto, é que a taxa de avanços em processamento de dados continue evoluindo segundo a chamada Lei de Moore —que prevê que essa capacidade dobre a cada dois anos.
Num cenário otimista, então, Seung estima que será possível mapear o conectoma de um camundongo dentro de dez anos. Só no final deste século, se o avanço tecnológico ocorrer a uma taxa razoável, é que será possível reconstruir todas as sinapses de um cérebro humano.
Dado o desafio tecnológico que isso representa, é fácil cair em desânimo. O estágio atual da tecnologia e do conhecimento, porém, pelo menos já permitem estabelecer essa meta clara de avanço para a neurociência, algo que por si só tem sido difícil.