Genoma: o que é e qual sua importância para a medicina de precisão

Entenda como a decodificação do genoma ajuda a medicina no diagnóstico e tratamento de câncer e outras doenças

               
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genoma

No início deste século, o mundo era apresentado pela primeira vez ao sequenciamento do genoma humano. Foi um trabalho complexo, que durou 10 anos e mobilizou cinco mil cientistas de 18 países do mundo. E trouxe resultados incalculáveis. O Projeto Genoma Humano (PGH) foi capaz de revolucionar as áreas de genética, medicina e biotecnologia.

Apesar de toda a tecnologia da época ter sido usada, a decodificação não foi completa. Ficaram pequenas lacunas difíceis de serem preenchidas. 

Agora, 20 anos depois, um outro grupo internacional diz ter completado a tarefa. O Consórcio T2T publicou no fim do último mês de maio o rascunho do resultado da decodificação de uma sequência completa do genoma humano. O estudo ainda precisa passar por revisão independente. Porém, tudo indica que as novas informações coletadas possam ajudar ainda mais a identificar doenças.

Mas, afinal, como isso é possível? Como a decodificação do genoma ajuda a medicina no diagnóstico e tratamento de câncer e outras doenças? Para entender, é preciso começar por alguns conceitos básicos da área.

Genoma: o que é

Genoma

Genoma é o código genético de um ser vivo, uma sequência de DNA que possui todas as informações hereditárias daquele organismo. Trata-se do conjunto de cromossomos que se encontram nas células reprodutivas. E não diz respeito apenas aos genes, mas a todo o conteúdo do DNA que armazena e controla o material genético. 

Quando um processo de sequenciamento de DNA é realizado, se determinam as bases nucleotídicas (As, Ts, Cs e Gs). Com a evolução dos equipamentos, atualmente é relativamente simples sequenciar um fragmento pequeno de DNA.

Muito mais complexo é identificar a sequência de todo o DNA de um organismo, ou seja, um genoma inteiro. Para tanto, os cientistas precisam quebrar o DNA em pequenos fragmentos e sequenciar cada pedaço. Por fim, juntam em uma sequência única e completa.

É importante salientar que não existe apenas um genoma humano. Assim, há variações de acordo com a população e região do planeta. Mas, apesar disso, a maior parte da sequência do genoma humano é igual em todas as pessoas do mundo. 

O genoma humano é formado pela sequência de 23 pares de cromossomos e contém todas as informações necessárias para o desenvolvimento físico de uma pessoa. 

Para se ter uma ideia da complexidade do genoma humano, ele possui 3,2 bilhões de nucleotídeos, moléculas que constituem o DNA. Apenas genes associados à produção de proteínas são 19.969. Desses, 140 foram descobertos recentemente pelo Consórcio T2T. 

O que é gene

Gene pode ser definido como um segmento de molécula de DNA, que faz com que determinadas características sejam passadas geneticamente. Cada gene contém uma sequência de DNA com um código para produzir uma proteína para desempenhar determinada função no corpo.

O que é DNA

Conhecido como DNA, o Ácido Desoxirribonucleico é o portador da mensagem genética, desempenhando assim uma função fundamental para a hereditariedade. Presente no núcleo das células, é uma molécula que se constitui por uma fita dupla em espiral, ou dupla hélice, formada por nucleotídeos que definem as características do corpo.

Ou seja, todas as características de um organismo estão codificadas no DNA. Como essa sequência é única em cada indivíduo, é possível fazer o diagnóstico de algumas doenças antes dos primeiros sintomas, descobrir a identidade de alguém e até mesmo fazer teste de paternidade.

Importância do genoma

O sequenciamento do genoma humano possibilita diversos avanços na medicina e permite que os cientistas consigam até mesmo prever quando doenças irão surgir. Um dos principais benefícios está relacionado a doenças genéticas, já que é possível fazer diagnósticos ao verificar alguma alteração. Além disso, há a possibilidade de identificar mutações de genes, que aumentam as chances de desenvolver determinada doença. 

Um exemplo é a identificação de mutação nos genes BRCA1 e BRCA2, que estão ligados a casos hereditários de câncer de mama e de ovário. Sabe-se que as chances de mulheres desenvolverem carcinoma de mama aumenta em mais de 80% quando há mutação em um desses dois genes. Por isso, identificar essa alteração através de um teste pode salvar vidas, já que fará com que essas pessoas tomem maiores medidas de prevenção. (Quer saber mais sobre câncer de mama? Clique aqui para ouvir o podcast feito durante o Outubro Rosa pelo Futuro da Saúde).

Outra vantagem do sequenciamento do DNA é o desenvolvimento de produtos e serviços na área de biotecnologia.

Medicamentos e vacinas

O sequenciamento do genoma permite ainda que informações presentes no DNA sejam encontradas. Assim, facilita também a criação de medicamentos e vacinas. Os cientistas conseguem mapear o genoma de um vírus, por exemplo, conseguindo descobrir onde está localizado e a velocidade em que se movimenta. Isso possibilita que se tracem estratégias mais assertivas para frear a contaminação. 

Foi o que ocorreu com o novo coronavírus. Tão logo o vírus foi descoberto, cientistas passaram a trabalhar no seu sequenciamento genético para descobrir todas as informações possíveis sobre ele. No Brasil, um sequenciamento foi finalizado apenas 48h após a descoberta do primeiro caso no país. De todos esses testes, foram retiradas informações preciosas para o desenvolvimento das vacinas contra a Covid-19.

Além disso, através do sequenciamento do genoma do vírus em pessoas infectadas, foi possível descobrir linhagens e variantes. E a pesquisa contínua faz com que os cientistas entendam cada vez mais o funcionamento do novo coronavírus e seus perigos. 

Genoma

Como funciona a edição de genoma humano

Além de sequenciar o genoma humano, os cientistas foram além, desenvolvendo técnicas para edição de genoma. Nesse tipo de engenharia genética, eles inserem, substituem ou removem o DNA de um genoma ao usar nucleases modificadas de forma artificial.

A edição do genoma humano é possível com técnicas como o Crispr, usado desde 2012. Ele usa a proteína Cas9, uma enzima encontrada no sistema de defesa das bactérias. Com esse tipo de método, o sistema, composto pelo RNA e a proteína Cas9, identifica e recorta o material genético de uma sequência alvo. É possível alterar ou até mesmo deletar o pedaço de DNA.

A técnica pode ser usada em qualquer ser vivo e pode ser esperança para a cura de diversas doenças. Da mesma forma, pode trazer benefícios em outras áreas. A agricultura é um exemplo disso, com cultivos resistentes a pragas e infestações.

Enfim, a possibilidade de fazer uma alteração de DNA tende a revolucionar a ciência e a medicina. Entretanto, há questões éticas e morais que devem ser levadas em conta. Também há polêmicas pelo caminho.

Em 2018, um pesquisador chinês foi responsável por procedimentos que resultaram na concepção de três bebês geneticamente modificados. As crianças nasceram sem o gene CCR5, considerado uma porta de entrada ao HIV no corpo humano. Por causa disso, ele acabou sendo preso.

Genoma e medicina de precisão

Genoma

Como o próprio nome indica, medicina de precisão é um tratamento que tende a ser mais assertivo por ser feito de forma mais personalizada. Para chegar a bons resultados, além dos exames tradicionais, a medicina de precisão busca traçar um perfil genético.

Ou seja, a ideia é usar a sequência genética e alterações identificadas para prevenir doenças e atuar no tratamento ao selecionar os medicamentos mais assertivos de acordo com o DNA daquele indivíduo. Até mesmo as relações do genoma com o ambiente são levadas em conta. 

Os dados são então transformados em algorítmos matemáticos para posteriormente compor padrões químicos. Isso resulta em maior eficácia em um tratamento personalizado. 

A medicina de precisão é muito usada em tratamentos contra o câncer. Além da possibilidade de identificação de mutação de gene no paciente, explicada anteriormente, a análise genômica de tumores também ganhou muita força na última década. Em outras palavras, se analisa o DNA ou o RNA das células do próprio tumor.

Com ela, é possível detectar alterações genômicas no próprio tumor, a fim de definir o tratamento a partir disso.

Para isso, uma amostra do tumor do paciente é usada em testes laboratoriais para pesquisa de mutações em alguns genes específicos. Essas alterações na sequência de DNA muitas vezes indicam se haveria uma probabilidade maior ou menor de resposta a determinados tratamentos.

Os genes podem ser avaliados individualmente ou em grupo, de acordo com a determinação do médico responsável.

Agora, com nenhuma região do genoma humano fora do alcance dos cientistas, a tendência é que novas descobertas possam ser feitas. Já que há novas áreas do genoma humano decodificadas, é possível que se encontrem nesses locais erros de DNA que causem diversos tipos de câncer ou outras doenças. Esse estudo pode auxiliar em novos diagnósticos e tratamentos.

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