Technical and ethical implications HUMAN GENOME PROJECT: Technical and ethical implications for Health Sciences Dr. Salmo Raskin

Ácido Desoxirribonucleico Célula Todas as células nucleadas contém DNA em 23 pares de cromossomos. Cromossomos X Mãe X Pai

O que foi o PROJETO GENOMA HUMANO? Colaboração científica internacional organizada pelo EUA, através do Departmento de Energia e o Insituto Nacional de Saúde Objetivos (1990-2005) identificar a posição dos 100.000 genes no DNA humano determinar a sequência das 3 bilhões de bases nitrogenadas que compõem o DNA humano Guardar esta informação em bases de dados Desenvolver métodos para analisar estes dados Estudar os aspectos éticos, legais, e sociais que surgirão com as novas descobertas

Projeto Genoma Humano 1) Consórcio Internacional de Sequenciamento do Genoma Humano 20 Centros, 6 países Coordenação: Dr. Francis Collins National Human Genome Research Institute (NHGRI) National Institute of Health (NIH) 2) Empresa Celera Coordenação: Craig Venter

Projeto Genoma Humano Dr. Craig Venter Dr. Francis Collins

Projeto Genoma Humano Lander et al. (248 autores) Initial Sequencing and Analysis of The Human Genome Nature 2001, 409:860-921 Venter et al. (282 autores) The Sequence of The Human Genome Science 2001, 291:1304-1351

Só 1,5% são Genes... GTCGTTTTACAACGTCGTGACTGGGGAAAACCCTGGGCGTTACCCAACTTAATCGCCTTGGCNGCACATCCCCCTTTCGCAGNTGGGGTAATAACGAAANANGCCGGACCGATCGNCCTTCCCAANAATTGCNCAACCTGAATGGGGAATGGACNCCCCTGTAACGGCGCATTAANCGCGGNGGGTGTGGTGGTTAACNGCAAGGNGAAGGTAAANTTGGAAGGGGNTAAGGGGGGGNNTTTTGGTTTTTTTTGCTCACTTCTTTTCCTTATGGCCAGTAAAAGTGGTGTGTGGCCAGCTTGATTCTCTTCTCTCAATGATCCCAAGATTCCAGATGACAATGTCAGGCACTCCTGCTCTAAATGGGTCACTAAGGAAGTGGCTCTTGTTCTTCACTTTGATGTCTGCACCACAGGACAGCAATTTTGCCACCACTGACAAATTCTCACCATAAACAGCATAATGGACAGCTGTGTTGACATACACATCTACAATATTTGGATCAGCACCAGAATCTATGANAATATTTGCACAAACTTCCCTCTGGCATTGCACAGCCTCTTCTTCGCATCTCTTATGTTCAGGTCCATTGTCGTCTTCAAGCCGAATTCTGCAGATATCCATCACACTGGCGGNCGCTCGAGCATGCATCTAGAGGGCCCAATTCGCCCTATAGTGAGTCGTATTAAATTCACTGGGCCGTCGTTTTACAACGTCGTGACTGGGGAAAACCCTGGGCGTTACCCAACTTAATCGCCTTGGCNGCACATCCCCCTTTCGCAGNTGGGGTAATAACGAAANANGCCGGACCGATCGNCCTTCCCAANAATTGCNCAACCTGAATGGGGAATGGACNCCCCTGTAACGGCGCATTAANCGCGGNGGGTGTGGTGGTTAACNGCAAGGNGAAGGTAAANTTGGAAGGGGNTAAGGGGGGGNNTTTTGGTTTTTTTTTTTTTTCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCTTGCTCACTTCTTTTCCTTATGGCCAGTAAAAGTGGTGTGTGGCCAGCTTGATTCTCTTCTCTCAATGATCCCAAGATTCCAGATGACAATGTCAGGCACTCCTGCTCTAAATGGGTCACTAAGGAAGTGGCTCTTGTTCTTCACTTTGATGTCTGCACCACAGGACAGCAATTTTGCCACCACTGACAAATTCTCACCATAAACAGCATAATGGACAGCTGTGTTGACATACACATCTACAATATTTGGATCAGCACCAGAATCTATGANAATATTTGCACAAACTTCCCTCTGGCATTGCACAGCCTCTTCTTCGCATCTCTTATGTTCAGGTCCATTGTCGTCTTCAAGCCGAATTCTGCAGATATCCATCACACTGGCGGNCGCTCGAGCATGCATCTAGAGGGCCCAATTCGCCCTATAGTGAGTCGTATTAAATTCACTGGGCCGTCGTTTTACAACGTCGTGACTGGGGAAAACCCTGGGCGTTACCCAACTTAATCGCCTTGGCNGCACATCCCCCTTTCGCAGNTGGGGTAATAACGAAANANGCCGGACCGATCGNCCTTCCCAANAATTGCNCAACCTGAATGGGGAATGGACNCCCCTGTAACGGCGCATTAANCGCGGNGGGTGTGGTGGTTAACNGCAAGGNGAAGGTAAANTTGGAAGGGGNTAAGGGGGGGNNCCCCCCCCCTTGCTCACTTCTTTTCCTTATGGCCAGTAAAAGTGGTGTGTGGCCAGCTTGATTCTCTTCTCTCAATGATCCCAAGATTCCAGATGACAATGTCAGGCACTCCTGCTCTAAATGGGTCACTAAGGAAGTGGCTCTTGTTCTTCACTTTGATGTCTGCACCACAGGACAGCAATTTTGCCACCACTGACAAATTCTCACCATAAACAGCATAATGGACAGCTGTGTTGACATACACATCTACAATATTTGGATCAGCACCAGAATCTATGANA

Mutações ACT GGG CAC CTA sequência normal ACT AGG CAC CTA mutação de ponto ACT GGG CTA deleção sem desvio da leitura ACT GGG C CTA deleção com desvio da leitura ACT GTGGCAC CTA inserção com desvio da leitura

Principais Conclusões do PGH Maior genoma sequenciado até hoje Primeiro Genoma de Vertebrado Sequenciado Tamanho de 3.2 Gb 99,99% sequenciado 1.1-1.4% codifica para proteína >50% são sequencias repetitivas

Principais Conclusões do PGH Número total de genes anotados: 31.778 14.882 (47%) com uma estrutura definida, representado por uma sequencia de cDNA 16.896 (54%) com uma estrutura prevista

Principais Conclusões do PGH PROJETO GENOMA HUMANO Principais Conclusões do PGH A densidade gênica é desigual, relacionada ao conteúdo de guanosina e citidina (GC) e aos padrões de bandeamento dos cromossomos Cromossomo 22 é um pouco maior que o 21, mas tem o dobro de genes (545 /225)

Principais Conclusões do PGH PROJETO GENOMA HUMANO Principais Conclusões do PGH Os Humanos tem menos genes do que se esperava Número inicial: 140.000 genes Estimativa atual: 30.000 genes só 17.000 mais do que a Drosophyla melanogaster só 12.000 mais do que C. elegans Número estimado de proteínas derivadas destes genes: 250.000 transcritos se iniciam em pontos alternativos de um mesmo gene Um único gene pode produzir vários transcritos diferentes

Regulação do Ciclo Celular Transportador de Proteínas PROJETO GENOMA HUMANO Funções dos Genes Adesão Celular Regulação do Ciclo Celular Defesa Imunidade Enzimática Regulação Enzimática Transportador de Proteínas Proteína Fator de Transcrição Supressor de Tumor 30.000 genes Não foi possível classificar cerca de 40% destes em nenhuma categoria funcional

Principais Conclusões do PGH PROJETO GENOMA HUMANO Principais Conclusões do PGH As taxas de mutações gênicas são duas vezes maiores em homens do que em mulheres

Implicações para as Ciências da Vida PROJETO GENOMA HUMANO Implicações para as Ciências da Vida 1) Diagnósticas Doenças Monogênicas Detecção de afetados e portadores Doenças Comuns Cancer Obesidade Diabetes Hipertensão Arterial

Clonagem do gene da FC

RNAm de CFTR

Mutação DF508 do Gene CFTR Seqüência Selvagem de Parte do Éxon 10 de CFTR DNA GA AAT ATC ATC TTT GGT GTT TCC Aminoácido Glu Asn Ile Ile Phe Gly Val Ser Códon 504 505 506 507 508 509 510 511 Seqüência de Parte do Éxon 10 de CFTR com a Mutação DF508 DNA GA AAT ATC AT- --T GGT GTT TCC Aminoácido Glu Asn Ile Ile   Gly Val Ser Códon 504 505 506 507 508 509 510 511 Fonte: GELEHRTER;COLLINS, 1990 (Adaptado).

Fenilalanina no Codon 508 de CFTR Phe 508 Fonte: F.S. COLLINS, J.R. RIORDAN, and L.C. TSUI; Hospital Practice

Proteína CFTR Extracelular Intracelular PLN Domínios de ligação de ATP NH2 CO2H PLN Domínios de ligação de ATP Domínio regulador Domínios transmembranicos PLN: Prega ligadora de nucleotídio Fonte: COLLINS; RIORDAN; TSUI, 1990.

DNA RNA Proteina Função celular

A Expressão Gênica depende do tipo de Célula

Microarranjos de cDNA para estudar a expressão gênica

Implicações para as Ciências da Vida PROJETO GENOMA HUMANO Implicações para as Ciências da Vida 2) Farmacogenéticas Medicina Personalizada já é uma realidade !!! Herceptina (trastuzumab, Roche, Basel, Switzerland) só é efetiva contra um sub-grupo de cancers de Mama com amplificação do proto-oncogene neu/ErbB é a primeira droga no mercado que necessita de um teste genético antes de ser usada!

A Era Pós-Projeto Genoma Humano Modificação dos riscos existentes Determinação de Riscos Manejo das Doenças Estratégias de Prevenção Plano de rastreamento amplo de doenças

Terapia Gênica Como é feita? Isolando o DNA a ser inserido na célula Empacotando o DNA em vetores Transferindo o DNA para dentro das células-alvo Fazendo o DNA se expressar nas células-alvo

O Gene a ser transferido

Experiências em humanos são animadoras!