Animais Transgênicos

Animais Transgênicos
BIOLOGIA
A transgenia animal é a criação de indivíduos contendo genes heterólogos de interesse, sem a necessidade de intercruzamento. Este objetivo é alcançado após a transfecção da celular, o que permite que a seqüência exógena seja inserida no material genético do hospedeiro. Sua justificativa consiste no estabelecimento, em curto prazo e a um custo menor, de características não alcançadas facilmente por outros meios, como a obtenção da conformação correta de proteínas de interesse.

A aplicação de animais transgênicos é ampla e inclui estudos básicos, como:
       
Pesquisas médicas, como modelos de enfermidades humanas para a identificação e estudo de fatores envolvidos em sistemas homeostáticos;

Em toxicologia, como organismos destinados a testes biológicos;

Na produção industrial, para obter proteínas específicas;

Na agricultura e zootecnia, para o melhoramento da carne e de outros produtos de origem animal; e

Na geração de animais resistentes a doenças.

Novos modelos animais vêm sendo utilizados também para avaliar mecanismos patogênicos, procedimentos terapêuticos e de diagnóstico, nutrição e doença metabólica, além de eficácia de novas drogas desenvolvidas.

Uma grande preocupação na produção agropecuária inclui os gastos relacionados com o controle e o tratamento de doenças infecciosas, o que tem sido estimado em cerca de 10-20% dos custos de produção total. Além disso, uma das características da criação de animais consiste na aglomeração dos mesmos, o que permite a rápida disseminação dos patógenos. Animais transgênicos gerados para serem mais resistentes a uma determinada doença constituem então uma alternativa interessante para o problema.
       
Vários genes estão sendo testados para a geração de transgênicos resistentes às patologias. Estudos iniciais foram realizados em camundongos. Um dos testes nesta espécie foi o de obter animais com menor propensão a desenvolver mastite. Com este objetivo, células de camundongos foram transfectadas com o gene da lisostafina.

Esta proteína possui potente atividade contra Staphylococcus sp, um dos agentes etiológicos freqüentemente envolvidos em casos de mastite. Os animais transgênicos foram testados contra o desafio por esta bactéria. Os camundongos, cujas células da glândula mamária eram capazes de secretar proteínas antibacterianas, mostraram-se mais resistentes à infecção em comparação com aqueles que não tinham essa capacidade. Isto demonstra o potencial da transgenia na criação de animais resistentes. Caso contrário, o uso desse tipo de antibacterianos por via oral ou outra forma de administração não é utilizada, pois perde sua atividade após destruição na via digestiva ou há uma resposta imune mediada contra ela. No animal transgênico, esta proteína não será reconhecida como exógena.
       
Camundongos transgênicos ainda foram testados quanto ao seu potencial em resistir a infecções virais. Para isto, células destes animais foram transfectadas com os alelos do gene MXl. Este gene codifica uma proteína que interfere na replicação do vírus de influenza, prevenindo o crescimento, tanto in vitro como in vivo. Esta proteína ainda tem a mesma ação contra vírus de RNA fita simples, como outros da família Orthomixoviridae.

A metodologia utilizada para prevenir a infecção pelo vírus da Influenza consistiu na observação de que a citocina interferon beta tem seus níveis de expressão aumentados após a infecção. Esta proteína estimula o sistema imunológico de forma a polarizar a resposta contra o ataque viral. A associação desta informação com as características da ação antiviral da proteína MXI foi a responsável pela metodologia adotada na construção genética para a criação de animais resistentes.
       
Colocando-se o gene MXI sob o comando de um promotor induzido por interferon, o gene é ativado somente no local de infecção, impedindo assim a propagação do vírus. Este processo, denominado de imunização intracelular, aliado à transfecção de uma linhagem germinativa, gerou camundongos transgênicos que expressavam a proteína MXI. A introdução deste gene em camundongos susceptíveis os tornou resistentes ao ataque viral.
       
A resistência contra doenças infecciosas é extremamente importante para os animais de produção e, por isso, testes de transgenia em espécies alvos também têm sido realizados. Em aves, a expressão da capa viral do vírus da Leucose em alguns de seus receptores protegeu esses animais do desafio com o vírus em questão, sugerindo a possibilidade de se conseguir a resistência viral nesta espécie animal. Gado transgênico também foi testado quanto à sua susceptibilidade ao ataque viral. Para isso, utilizaram-se métodos que permitiram atingir altos níveis de expressão do interferon beta e a expressão de anticorpos contra um determinado agente etiológico. Estas metodologias demonstraram resultados promissores.
       
Em suínos, a metodologia utilizada para criar animais resistentes ao ataque viral foi a mesma da adotada em camundongos. A expressão da proteína MXI induzida pelo interferon teve sucesso em duas linhagens transgênicas. Apesar disso, este modelo adotado também é um bom exemplo dos problemas enfrentados na produção de animais transgênicos resistentes à doenças. A introdução de um único gene pode não ser totalmente eficaz.  No caso da proteína MXI, sua ação é diferenciada de acordo com o estágio celular, resultando em uma eficácia diferente na proteção das células alvo. Além disso, a expressão dessa proteína é suprimida após meses, processo cuja causa ainda não foi esclarecido.
       
        Outro problema discutido a respeito da produção de animais transgênicos se refere às determinadas construções genéticas utilizadas para este propósito. Em suínas, houve rearranjo das seqüências que aboliram a síntese protéica. O uso de determinados elementos genéticos podem ser prejudiciais, como um promotor constitutivo de humano que se mostrou deletério para a espécie em questão. Portanto, percebe-se a necessidade de obter mais conhecimentos de cada via envolvida no processo, além da genômica funcional para melhorar os sistemas genéticos a serem utilizados na criação de animais transgênicos.

 Um grande interesse industrial e da área da saúde é a produção de proteínas recombinantes, como enzimas, hormônios e fatores de crescimento. As proteínas recombinantes, podem ser obtidas a partir de sistemas de expressão procariotos ou eucariotos. Os procariotos são úteis, pois crescem facilmente; contudo, são limitados em suas habilidades quanto às modificações pós-traducionais. Este problema pode ser solucionado pela expressão em sistemas eucariotos, como as leveduras. As desvantagens deste incluem a falta de identidade nas modificações pós-traducionais, afetando a imunogenicidade e a atividade da proteína gerada. As células mamíferas são as hospedeiras que produzem com maior eficiência proteínas eucariotas. Apesar disso, sua produção não é satisfatória em escala industrial, exigindo um alto custo de manutenção. Uma opção para driblar estas desvantagens é o uso de animais transgênicos como biorreatores.

Animais transgênicos são considerados como biofábricas alternativas para a produção de proteínas. Este sistema apresenta vantagens relevantes sobre a cultura de células. Em primeiro lugar, as proteínas recombinantes são expressas em células de mamíferos e, por isso, as macromoléculas são submetidas a todas as modificações pós-traducionais necessárias para que a proteína tenha a conformação e a atividade biológica adequadas. Em segundo lugar, estes animais podem ser considerados como fermentadores de larga escala. Aliado a este fato, a alta produção da proteína de interesse é obtida a um baixo custo.

As vantagens do uso de animais transgênicos como biorreatores incluem um aspecto relevante para a comercialização de produtos humanos. Além de preservar a conformação protéica, outro ponto inclui a redução da contaminação do material com algo patogênico, como o HIV e o vírus da hepatite, se comparado aos produtos isolados do sangue humano, por exemplo.

 Alguns modelos já foram testados quanto à possibilidade de produção em animais transgênicos. Este sistema utiliza como ferramenta genética a expressão regulada por promotores tecido-específico. Um exemplo são as proteínas expressas no leite através da expressão dirigida na glândula mamária.

 Outro exemplo é o fator VIII, cuja deficiência está relacionada com o desenvolvimento da hemofilia. Esta macromolécula pode ser obtida após a purificação do sangue de humanos. Entretanto, o custo envolvido neste processo é extremamente alto, inviabilizando-o. Outra desvantagem é a possibilidade de contaminação do produto purificado por outros compostos de origem humana. Estes aspectos restringem o uso do fator VIII na profilaxia e terapia dos pacientes afetados. Além das vantagens já relatadas da produção de proteínas de interesse em animais transgênicos, neste caso específico se destaca a alta produção deste fator no leite de vacas, que foi de 35 a 200 vezes maior se comparado ao obtido a partir do plasma sangüíneo humano. 

A expressão de proteínas recombinantes em animais transgênicos também tem sido obtida em outras espécies alvo, como as cabras. Um exemplo do uso deste sistema é a produção da antitrombina III em leite de cabras, processo que se encontra na fase III de teste clínico. Este último fato demonstra o potencial do uso de animais transgênicos como biorreatores na produção de proteínas de interesse.

 As proteínas podem ainda ser expressas em diferentes localizações, além da glândula mamária. Outros fluidos, como espaço extracelular, urina, plasma seminal, leite e sangue, são alternativos potenciais. Estas opções são extremamente vantajosas, uma vez que constituem fluidos de fácil acesso e que são produzidos constantemente.

A escolha do tipo de animal transgênico a ser utilizado depende da finalidade do estudo. Fatores como produção anual e com que velocidade ela é alcançada devem ser vistas para a escolha do sistema de animais transgênicos mais apropriados. As regras seriam:

Gado, para produção em toneladas;

 Caprinos e ovinos, para produção em centenas de kilogramas;

 Coelhos, para produção em kilograma.

Modelos de estudos em aves também vêm sendo realizados. As vantagens da produção em ovos em relação a outros sistemas são bem mais interessantes. As proteínas expressas por esta espécie apresentam modificações pós-traducionais corretas, além de ser um procedimento de baixo custo em relação a cultura de células e a outros animais transgênicos. Além disso, considerando que a produção derivada destes animais se dá em um período relativamente rápido, os produtos são obtidos em um menor tempo.

A produção de proteínas recombinantes em aves ainda apresenta outras peculiaridades que as tornam bons veículos de produção. Alguns dos oligossacarídeos adicionados aos peptídeos das aves têm grandes similaridades com o de humanos em relação a outros mamíferos. Aves não produzem 1,3-Gal, reduzindo risco potencial de uma resposta imunológica adversa a proteínas farmacêuticas produzidas no ovo. Aliado a este fato, a produção no ovo poderia ser o método de escolha para proteínas tóxicas à mamíferos. Ainda, o ovo é um veículo atrativo de recuperação das proteínas, já que o seu conteúdo é relativamente estéril e as proteínas em ovos brancos são estáveis, sugerindo que as proteínas terapêuticas poderiam ter uma meia vida maior neste produto de aves. 

       

Colunista Portal - Educação
O Portal Educação possui uma equipe focada no trabalho de curadoria de conteúdo. Artigos em diversas áreas do conhecimento são produzidos e disponibilizados para profissionais, acadêmicos e interessados em adquirir conhecimento qualificado. O departamento de Conteúdo e Comunicação leva ao leitor informações de alto nível, recebidas e publicadas de colunistas externos e internos.
Sucesso! Recebemos Seu Cadastro.

ASSINE NOSSA NEWSLETTER