Como podemos mapear o genoma humano?

Question

Quais os tipos?

Answer 1

O genoma humano distribui-se por 23 pares de cromossomas que, que por sua vez, contêm os genes. Toda esta informação é codificada pelo ADN (ácido desoxirribonucleico) que se organiza numa estrutura de dupla hélice, formada por quatro bases que se unem invariavelmente aos pares - adenina com timina e citosina com guanima.

Em termos genéricos o código genético humano é o conjunto dos genes humanos. Neste material genético está contida toda a informação para a construção e funcionamento do organismo humano. Este codigo está contido em cada uma das nossas células.

Answer 2

INTRODUÇÃO


O desenvolvimento embrionário e a formação de um ser humano são controlados pelos genes. O nosso material genético (o ácido desoxirribonucléico –DNA ), contido nos 23 pares de cromossomos em cada uma das células, é muito complexo. O comprimento físico do DNA contido em uma célula é muito grande: teoricamente, se colocássemos as moléculas de DNA alinhadas , elas formariam cerca de 1 metro de comprimento. A quantidade de genes nas células, o que codificam e como ocorre a regulação entre eles próprios é , como um todo, uma grande incógnita. Estima-se que o genoma humano tem 3 bilhões de pares de bases, sendo que 50 mil a 100 mil genes são codificadores de proteínas. Em média os genes tem de 1000 a 200.000 bases.

Conhecer e compreender os nossos genes é uma etapa primordial para o tratamento de doenças que, primariamente e mesmo secundáriamente, sejam decorrentes de alterações genéticas. Dentre essas, merecem ser citadas as diferentes formas de câncer, que geralmente são resultantes da desregulação da divisão celular. Em meados da década de 80 , alguns pesquisadores começaram a discutir como identificar os genes e qual a função por eles desenvolvidas. Dulbecco sugeriu que se fosse realizado o sequenciamento do genoma humano, bem como a identificação de todos os genes estruturais, poder-se-ia acelerar a compreensão dos mecanismos responsáveis pelo câncer. Independentemente, já havia sido discutida a possibilidade de analisar o DNA com o propósito de detectar mutações entre os sobreviventes da bomba atômica. Logo após esta resposta, surgiu o conceito de um programa para estudar o genoma humano por meio do seu sequenciamento. Essa idéia foi levantada adiante por DeLisi, coodenador do Departamento de Energia (DOE), nos EUA. Em seguida, dentro da proposta de conhecer o genoma humano, sugeriu como uma estratégia importante a construção de um mapa do genoma humano, o qual incluiria a localização dos genes associados ou não com doenças genéticas. Nasce então, nos EUA, uma proposta de mapeamento e sequenciamento do genoma humano, de forma sistemática, sustentada basicamente pelo National Institute of Health(NIH) e o DOE . Esta proposta nada mais do Projeto Genoma Humano (PGH), iniciado normalmente em meados de 1990, com uma duração prevista de 15 anos.

As raízes do PGH surgiram nos EUA, no entanto o projeto é , hoje, conhecida internacionalmente. Além do NIH e DOE, que coordenam o PGH nos EUA, há outras agências análogas coordenando esses esforços em outros países, tais como Inglaterra, França, Itália, Canadá, Japão e Brasil, este projeto tem recebido apoio principalmente da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo(FAPESP), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Programa de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico (PADCT). Assim sendo, há uma colaboração internacional para o mapeamento e sequenciamento do genoma humano, conforme a idéia preliminarmente constante no PGH.



2. O MAPA GENÉTICO



Mapas genéticos (também conhecidos como de ligação) refletem a localização relativas de genes (ou marcadores genéticos) dentro de um intervalo da sequência de nucleotídeos que compõem uma molécula de DNA. Por exemplo, o gene que quando mutado causa um dos tipos de albinismo está localizado no cromossomo 9, a 20 centimorgan (cM) do gene que pode causar galactosemia ( o que equivale a cerca de 20 milhões de bases). Estes mapas são construídos por meios da análise de ligação, a qual se baseia no princípio de que dois genes se segregam juntos por meio da meiose se estiverem próximos fisicamente e quando mais distantes estiverem, maior a chance de ocorrer recombinação entre eles e de serem transmitidos separadamente.

Dessa maneira, a taxa de recombinação entre dois genes reflete a distância entre eles; por isso, quanto maior a distância entre dois genes maior a taxa de recombinação e, portanto, menor a chance destes genes serem transmitidos juntos.

Dispor de um mapa genético equivale a Ter um mapa de uma cidade grande com específicas localidades como: bairro, rua, casa. Ou seja , seria extremamente importante dispormos de um mapa do genoma humano, isto é , de algum sistema que nos permita reconhecer,especificamente, cada seguimento de um cromossomo.





E para localizar com mais especificidade é utilizado um mecanismo chamado de marcador genético. Ou seja é para identificar , no caso, uma pessoa que mora numa casa a qual é permito identificá-la e o seu número também. Um modelo destes marcadores é o grupo sanguíneo ABO. Um bom marcador é aquele que tem um grande número de alelos (ou tipos).

Até recentemente, os marcadores disponíveis eram bioquímicos( como o grupo sanguíneo ABO) e/ou cromossômicos. Contudo, na década de 80, foram identificados os primeiros marcadores detectáveis pela análise do DNA, os RFLPs(“restriction fragment polymorphisms”), e logo em seguida os VNTRs (“varieble number of tendem repeats”). Estes marcadores nem sempre apresentam um grande número de alelos, e o grande inconveniente para a sua análise é que precisam ser analisados pela técnica de Southern blot, que utilizam grandes quantidades de material genético. No início dos anos 90, foram identificados regiões do DNA com repetições de dinucleotídeos, tri e tetranucleotideos, que variam enormemente na população os microssatélites. Estes locus, além de serem extremamente variáveis (polimórficos), podem ser analisados pela técnica de PCR(“polymerasechain reaction” ou reação em cadeia da polimerase), a qual é bem mais rápida e realizada com pequenas quantidades de DNA. A identificação destes marcadores abriu perspectivas para construir um mapa contendo marcadores moleculares a cada 5-10 cM ao longo do genoma. Em 1994 foi publicado o primeiro mapa contendo marcadores a cada 10-20 cM e, em 1996, foi atingida uma das primeiras etapas do Projeto Genoma Humano, o mapa genético contendo marcadores com intervalo de 2-5 cM.. Um mapa contendo um marcador polimórfico a cada 5 cM pode mapear qualquer gene mendeliano, ou seja, se tivermos uma família com vários membros afetados, podemos realizar a análise já com marcadores espaçados inicialmente a cada 20 cM. Se observarmos uma associação entre um marcador e a doença, podemos suspeitar que tal gene está localizado próximo deste marcador. Dispondo de um grande número de marcadores pode-se permitir mapear o gene numa região bastante específica, o que certamente facilitará sua identificação. O único fator limitante, agora, é dispor de famílias suficientemente numerosas.



3.COMO O BRASIL PODE CONTRIBUIR PARA O PROJETO GENOMA HUMANO?



Atualmente, com a existência de um mapa de marcadores polimórficos tornou-se relativamente simples localizar genes a partir de estudos de ligação. Como exemplo, nos dois últimos anos foi possível mapear três novos genes em nosso laboratório. O mapeamento de genes é, sem dúvida, uma grande contribuição, uma vez que a etapa seguinte permitirá a identificação de um novo gene. A identificação de um gene associado a uma doença genética é fantástica, pois sempre nos mostra um caminho para tentar descobrir qual a função do gene. Acredita-se que, por meio do PGH, todos os genes humanos serão mapeados. Contudo, mapear e clonar um gene não implica em determinar sua função e sua regulação. Possivelmente, esta etapa entrará pelo século XXI.



4. OUTRAS ETAPAS DO PROJETO GENOMA HUMANO



Além do mapa genético foi também proposta a construção de um mapa físico do genoma humano. O mapa físico do DNA consiste no estabelecimento de marcadores ao longo do genoma, definindo-se também a distância entre eles. Poderíamos dizer que dispor de um mapa físico equivale a termos um mapa indicando a distância entre as cidades. O mapa físico difere do genético por refletir a distância real , isto é, o número de nucleotídeos entre os marcadores. Já no mapa genético, como discutimos esta medida é indireta, baseando-se na taxa de recombinação entre dois marcadores. Estes dois mapas estão sendo integrados. A construção do mapa físico humano é analisada após quebrar-se o genoma em vários pedaços, o que é necessário para poder manipular o material genético humano. Contudo, se este é fragmentado, depois é necessário ordená-lo, o que não é uma tarefa fácil.



Hoje, já está sendo dada atenção ao último desafio do PGH: o de sequenciar os 3 bilhões de pares de bases do genoma. Alguns grupos já estão iniciando-se esta etapa em uma velocidade de muitas megabases por ano. Até agora a maior sequência contígua obtida foi de 695 Kb do locus do receptor de célula T. Métodos de sequenciamento, incluindo sua automação, estão sendo desenvolvidos. Além dos métodos convencionais, pesquisadores estão tentando desenvolver novas maneiras de sequenciar o genoma, incluindo um “chip de DNA”de silicone. Apesar dessa etapa ser, aparentemente, a de mais difícil consecução, acredita-se que será realizada antes do ano 2005.



O mapeamento, e eventualmente o sequenciamento do genoma humano, irá, a princípio, revelar toda a informação necessária para o desenvolvimento biológico o ser humano. Contudo, a habilidade de se interpretar a maior parte dessa informação dependerá de estudos paralelos de outros organismos. Pesquisa envolvendo seres humanos é bastante limitada, em termos práticos e éticos. Ao contrário, organismos-modelo tais como bactérias, leveduras, nematódeos, moscas e camundongos podem ser facilmente manipulados geneticamente. Além disso, os genomas desses organismos são menores que o humano, e mais fáceis de serem estudados. Apesar desses genomas serem menores, aparentemente seu conteúdo genético é bastante semelhante ao do genoma humano, o que torna o estudo desses animais ainda mais interessante.



Dentre os animais-modelo, o camundongo é o que tem genoma mais semelhante ao do ser humano. Aparentemente, o genoma de camundongo é praticamente do mesmo tamanho que o humano e ainda, muitos genes estão conservados entre estas duas espécies, bem como a ordem dos genes ao longo dos cromossomos (22, 23, 24, 25). O mapa físico e a sequência do genoma de camundongo estão sendo realizados e pretende estabelecer paralelo entre a sequência de DNA de camundongo e a do homem, o que será importante para análises comparativas e para identificação mais precisa dos genes e de seus elementos regulatórios.



Grande número desses projetos estão dirigidos para bactérias (por exemplo, Escherichia coli, Helicobacterpylori, Mycobacterium leprae, Bacillus subtilis, dentre outras) e outros para eucariontes (Saccharomyces cerevisae,Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Arabidopsi thaliana e o camundongo de laboratório). Dentre esses, o sequenciamento do genoma de Escherichia coli e Caenorrabditis elegans deverão estar concluídos em 1998, enquanto em 1996 concluiu-se o sequenciamento do primeiro eucarionte, o da levedura Saccharomyces cerevisae.





5. IMPACTO DO PROJETO GENOMA HUMANO



a)Na identificação de genes



Há basicamente dois métodos para identificar genes. O primeiro é pela análise da proteína;ou seja , conhecendo-se a sequência da proteína pode-se reconhecer a sequência de DNA correspondente. O outro método é mapear o gene de um cromossomo e depois isolá-lo. Esse procedimento de mapear o gene e depois identificá-lo é chamado de clonagem após o mapeamento positional cloning. O primeiro método depende de conhecernos a proteína; pois, devemos salientar que o número de proteínas identificadas ainda é pequeno. A clonagem após o mapeamento, tem sido a estratégia mais utilizada e mais bem sucedida na identificação de genes. Em termos de mapas, tecnologias e materiais disponíveis a infra-estrutura está sendo estabelecida pelo PGH o qual torna o processo simplificado. Por exemplo, o gene da fibrose cística (uma das doenças genéticas humanas mais comuns) foi, em 1985, mapeado no cromossomo 7, porém só foi domado em 1989, após grandes esforços de vários grupos internacionais. Relacionado-se ao mapeamento não se dispunha, na época, de um mapa genético e foi necessário isolar vários outros marcadores para restringir ao máximo possível a área candidata, para, somente então, se tentar encontrar o gene. Para domar esse gene foi necessário o desenvolvimento de novas técnicas e estratégia para atingir este objetivo. Ao se mapaear um gene, hoje, verifica-se se há genes disponíveis na região(em via de mapas dispostos eletronicamente); caso a busca seja positiva, verifica-se se alguns desses é responsável pela doença em estudo. Por exemplo; foram identificados em via deste processo o gene responsável pela doença de Emery-Dreyfuss, sendo que quando mutado causa a síndrome de Croyzon, Apert, Yfeifler e outros. No final de 1995 foi possível mapear , com ajuda de um laboratório italiano, um gene no braço longo do cromossomo 5 , por meio de estudos de ligação em famílias brasileiras que tinham uma forma de distrofia muscular de herança autossômica recessiva. Em paralelo, um grupo italiano isolou um gene que se expressa principalmente em tecido muscular , que também foi mapeado no cromossomo 5, na mesma região em que mapeamos a forma recessiva. Assim sendo, esse gene foi analisado nos pacientes brasileiros e possibilitou identificarmos uma mutaçào que seria responsável pelo quadro clínico dos afetados. Foi necessário 6 meses parra o mapeamento e 2 meses para sua identificação.





b) DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS GENÉTICAS



A compreensão do genoma humano facilitará o tratamento das doenças genéticas. Esse objetivo talvez não seja atingido prontamente, apesar dos vários grupos que trabalham com pesquisa nessa área. Contudo, o efeito mais imediato do PGH é a disponibilidade de testes genéticos. Esses testes podem confirmar diagnóstico, identificar portadores (sadios) de um gene patogênico e fornecer informações pré-sintomáticas, incluindo riscos de doenças futuras e morte precoce. A ética foi a preocupação desde que o projeto genoma foi suscito.

A disponibilidade de um teste molecular para uma determinada doença genética tem sido primeiramente importante para a confirmação do diagnóstico. Tais testes trazem grandes benefícios, pois além de possibilitar a confirmação do diagnóstico podem evitar a realização do outros exames mais dolorosos.





DISTROFIA TIPO DUCHENNE(DMD)



Uma doença de herança recessiva ligada ao X (afetando somente indivíduos do sexo masculino), sabe-se que 60-70% dos casos têm uma deleção de DNA. Essa forma de distrofia é clinicamente indistinguível de uma forma de distrofia de herança autossômica recessiva , apesar de ser a mais comum. A distinção entre essas suas distrofias é fundamental, pois a última apenas os pais do afetado apresentam risco de vir a Ter outros filhos afetados. Já na DMD, as irmãs podem também ser portadoras de gene alterado e, portanto, apresentam risco de Ter filhos afetados. Assim sendo, se ao analisarmos o DNA de um afetado do DMD e detectarmos uma alteração característica desta doença, em primeiro lugar estaremos confirmando o diagnóstico.. Para a família, o que significa termos detectado uma alteração típica da doença. Estes achados são sem dúvida alguma de grande importância para a família, pois podem permitir, por meio da análise de seu DNA, por exemplo, classificar uma irmã do afetado como portadora ou não da alteração. A disponibilidade desses testes representou grande avanço, pois possibilitou a detecção de certeza de portadores quanto ao gene DMD pertencente a estas famílias. Observamos que o fato de poder definir se uma consulente é portadora ou não da alteração específica que causa a doença (mutação) muda bastante o efeito do aconselhamento genético. Antes de dispormos dos testes de DNA, por meio da análise da genealogia e de testes bioquímicas, estimávamos o risco de uma mulher (pertencente a uma família do afetado) ser portadora do gene defeituoso. Compreender o significado de um risco é bastante difícil. Por exemplo, o que significa Ter risco de 10% de ser portadora do gene defeituoso para DMD? Parece ser baixo; porém, se você tem um afetado na família, esse risco , para uma maioria das pessoas, é bastante elevado. Com o teste do DNA, é possível, na maioria das famílias, dizer para uma mulher o risco de ela ser ou não portadora de um gene defeituoso. Assim sendo, aumenta a compreensão das consulentes e facilita a tomada de futuras decisões. Tem sido recomendado às famílias a realização dos testes de detecção de portadoras em idade próxima à reprodutiva; assim, as pessoas em risco poderão compreender melhor o significado de tais testes.

Uma situação importante é a realização de testes genéticos em doenças de início tardio, como na distrofia miotônica de Steiner(DMS). Essa doença é causada por herança autossômica dominante ( apresentando risco de 50% de transmissão da doença para os descendentes) e expressividade variável. Significa que alguns indivíduos podem Ter o gene, mas não manifestar a doença, enquanto outros têm quadro clínico completo da doença, já nascendo com alguns sinais. A idade do aparecimento dos sinais é variável, podendo até surgir mesmo após a Quarta década. Em situações como esta pergunta-se: É válido realizar testes de DNA em indivíduos com alguma manifestação clínica da doença? Nos pré-clínicos discutimos em pelo menos duas sessões a validade de realização desse exame. O mesmo questionamento tem sido levantado para uma grande maioria das doenças com idade de início tardio e tem sido amplamente debatido mundialmente. As medidas que temos adotado são, no momento, um consenso internacional.

Vale a pena ressaltar que nas doenças onde o gene foi identificado é possível, na grande maioria dos casos, realizar o diagnóstico pré-natal (isto é , no feto, durante as primeiras semanas de gestação); entretanto, cabe lembrar que o aborto terapêutico ainda não está legalizado em nosso país. Na realização do diagnóstico, os casos que o resultado é normal o aborto será certamente evitado.





SÍNDROME DE APERT



Há também a solicitação do diagnóstico pré-natal da síndrome de Apert, essa é grave, porém a grande maioria dos casos é resultante de mutação nova, ou seja, o erro ocorreu na criança. Assim sendo, o risco para o casal estava apenas ligeiramente aumentando em relação à população normal, contudo, o casal, não queria correr de forma alguma o risco de Ter outra criança com o mesmo problema. Assim, após longa discussão com o casal, julgamos mais prudente realizar o exame, o qual, como se esperava, foi normal. Nesse caso, a confirmação de que o feto era normal fez com que o casal ficasse tranquilo, permitindo a continuação da gestação.

A disponibilidade de testes genéticos aumentará demasiadamente, e deverão ocorrer cuidados extremos para aplicação correta destes testes. Por exemplo, há um consenso internacional que os testes para doenças de início tardio e ainda sem tratamento não devem ser realizados em crianças assintomáticas. Todavia, verifica-se que muitas crianças vêm sendo testadas, no Brasil e no exterior. A interpretação desses testes deve ser realizada com muito cuidado. Nesse sentido, é importante destacar dois aspectos: 1) critérios rigorosos quanto à qualidade dos exames a serem realizados; 2) possuir conhecimentos suficientemente do gene para serem transferidos à sociedade. No primeiro caso, vale a pena citar um exemplo que ocorreu em um diagnóstico pré-natal, “parcialmente”realizado no nosso laboratório: uma consulente, seguramente portadora do gene da DMD, coletou material das vilosidades coriônicas(feto) para realização de análise de DNA. A coleta da amostra do feto de DNA foi realizada em outro laboratório e posteriormente enviada ao nosso laboratório, para análise. Identificamos uma alteração no material do feto, diferente da encontrada no menino com DMD pertencente a essa família. Como você interpretaria esse resultado? Será que o feto também teria essa distrofia, porém decorrente de um erro diferente? Levando-se em conta que a probabilidade dessa ocorrência é extremamente baixa (menor do que 1:10.000), levantamos a suspeita de que a amostra de DNA (preparada em outro laboratório) não havia sido processada de maneira adequada e o resultado obtido era uma artefato. Depois de vários testes, verificamos que o feto era normal. Esse exemplo mostra como os exames devem ser de boa qualidade, pois um erro pode causar danos irreparáveis a um indivíduo e/ou sua família.

Em uma outra situação é importante verificarmos algo sobre o câncer de mama. Está presente em famílias com o caráter hereditário( o que corresponde a menos de 10% do total dos casos), há uma grande associação entre alterações no gene BRCA1(85% dos casos) e a ocorrência) da doença. Algumas mulheres pertencentes a estas famílias têm realizado mastectomia profilática quando descobrem ser portadoras de alterações no gene. Ao realizar a mastectomia não significa eliminar o risco, mas apenas reduzi-lo. A incerteza é ocasionada quando mulheres não pertencentes a essas famílias são testadas e verifica-se que são portadoras de alterações neste gene. O estudo dessas alterações em várias populações será fundamental para nos possibilitar uma melhor compreensão da associação entre esse gene e o desenvolvimento desse tipo de câncer. No entanto a interpretação desses testes poderá se complicar, ainda mais, uma vez que outros genes, como o BRCA2, também associado com câncer de mama, estão sendo identificados.





6. QUESTÕES ÉTICAS



A aplicação destes testes, implica na manipulação dos genes podendo acarretar benefícios vantajosos para a população. Mas deverá ser analisado a questão do trabalho, pois os boatos nos induzem a acreditar que os bem adquiridos são para o individualismo ganancioso. Como clonar seres com características fenotípicas e genotípicas perfeitas. O que na eventualidade não é possível pois o fenótipo é influenciado pelo meio ambiente em que o indivíduo vive ou habita. A Igreja não aceita a clonagem, mas comete atrocidades e por isso não tem o direito de falar que a ciência está sendo inoportuna com seus experimentos.



7. CONCLUSÃO



O PGH é um projeto que visa como identificar genes, que em determinadas famílias pode ocasionar distúrbios, por meio de sua manipulação pode-se conseguir desvendar as origens de doenças genéticas como os diversos tipos de câncer. O mapeamento que deverá ser concluído em 2005, deverá Ter o consentimento de muitas pessoas para que o projeto nos dê garantia de um futuro mais seguro de doenças para os nossos descendentes e, que seja confiadas as pessoas certas sem o intuito do ganância e egocentrismo para que o a consequência seja de prosperidade para toda uma nação.

Answer 3

Como foi feito eu não sei dizer, mas ele está no site do genbank NCBI
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genomes/

link direto para o genoma humano
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/map_search.cgi?taxid=9606

É só escolher o cromossomo e ver.

Answer 4

Tubarão,

Recomendo a leitura do livro "DNA - O Segredo da Vida", de James D. Watson. A explicação sobre o mapeamento do genoma humano (como é feito, entre outras coisas) toma pelo menos um capítulo do livro, que é interessantíssimo.

Answer 5

ja tem softwares que fazem isso

Answer 6

Leva a pessoa para o programa do "Ratinho"