1. O que é?
1.1. Engenharia genética são as técnicas de manipulação e recombinação dos genes, através de um conjunto de conhecimentos científicos (genética, biologia molecular, bioquímica, entre outros), que reformulam, reconstituem, reproduzem e até criam seres vivos.
1.1.1. As técnicas de manipulação genética desenvolveram-se a partir dos anos de 1970 e suas aplicações têm alcançado diversas áreas, como a medicina, a agricultura e a pecuária.
1.2. Modificação e Manipulação Genética:
1.2.1. termos para o processo de manipulação dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo deste. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do DNA num ser vivo, geralmente para expressar um gene
2. Edição de Genograma
2.1. A edição do genoma é um tipo de engenharia genética na qual o DNA é inserido, substituído ou removido de um genoma usando nucleases artificiais, ou "tesouras moleculares". As nucleases criam rupturas específicas de cadeia dupla (DSBs) em localizações desejadas no genoma e aproveitam os mecanismos endógenos da célula para reparar a quebra induzida por processos naturais de recombinação homóloga (HR) e união não-homóloga (NHEJ)
2.1.1. Existem atualmente quatro famílias de nucleases modificadas: meganucleases, nucleases de dedo de zinco (ZFNs), nucleases efectoras semelhantes a ativadores de transcrição (TALENs) e o sistema Cas9-guiaRNA (adaptado do sistema imunológico prokarotic CRISPR).
2.1.2. Em contraste com a edição artificial do genoma, a edição natural do genoma ocorre através de agentes virais e subvirais competentes na identificação de estruturas de sintaxe genética para processos de inserção / deleção com o resultado de processos de seleção conservados.
3. Pesquisas e midicina
3.1. A capacidade de inserir, alterar ou remover genes em organismos modelo permitiu aos cientistas estudar os elementos genéticos de doenças humanas. Os ratos gersso modificados foram criados em 1984 que carregaram oncogenes clonados que os predispôs a desenvolver o câncer. A tecnologia também tem sido usada para gerar ratos com genes nocauteados. O primeiro mouse knockout gravado foi criado por Mario R. Capecchi, Martin Evans e Oliver Smithies em 1989. Em 1992 oncomice com tumor supressor genes nocauteados foram gerados. Criando ratos Knockout é muito mais difícil e só se tornou possível em 2003.
3.1.1. Após a descoberta de microRNA em 1993, a interferência de RNA (RNAi) tem sido usada para silenciar os genes de um organismo. Modificando um organismo para expressar microRNA direcionado para seus genes endógenos, os pesquisadores foram capazes de knockout ou parcialmente reduzir a função do gene em uma variedade de espécies. A capacidade de reduzir parcialmente a função do gene permitiu o estudo de genes que são letais quando completamente nocauteado. Outras vantagens do uso de RNAi incluem a disponibilidade de knockout induzível e de tecido específico. Em 2007, os microRNA direcionados aos genes de insetos e nematóides foram expressos em plantas, levando à supressão quando se alimentaram da planta transgênica, potencialmente criando uma nova maneira de controlar pragas. Segmentar a expressão endógena de microARN permitiu uma afinação mais fina da expressão genética, complementando a abordagem de knockout genética mais tradicional.
3.1.2. A engenharia genética tem sido utilizada para produzir proteínas derivadas de seres humanos e outras fontes em organismos que normalmente não conseguem sintetizar estas proteínas. As bactérias humanas sintetizadoras de insulina foram desenvolvidas em 1979 e foram usadas pela primeira vez como tratamento em 1982. Em 1988, os primeiros anticorpos humanos foram produzidos em plantas. [58] Em 2000 Vitamina A-enriquecido arroz dourado, foi o primeiro alimento com maior valor nutritivo.
4. Contexto Histórico
4.1. A modificação genética causada pela atividade humana tem ocorrido desde aproximadamente 12.000 a.C
4.2. A engenharia genética como transferência direta de DNA de um organismo para outro foi realizada pela primeira vez por Herbert Boyer e Stanley Cohen em 1972.
5. Processos
5.1. Escolha e isolação do gene que será inserido no organismo
5.2. O gene pode ser isolado utilizando enzimas de restrição para cortar o ADN em fragmentos e electroforese em gel para separá-los de acordo com o comprimento. A reação em cadeia da polimerase (PCR) também pode ser usada para amplificar um segmento de gene, que pode então ser isolado através de eletroforese em gel. Se o gene escolhido ou o genoma do doador tiver sido bem estudado, pode estar presente numa biblioteca genética. Se a sequência de DNA é conhecida, mas não há cópias do gene disponíveis, ela pode ser artificialmente sintetizada.
5.2.1. O gene a ser inserido no organismo geneticamente modificado deve ser combinado com outros elementos genéticos para que funcione adequadamente. O gene também pode ser modificado nesta fase para melhor expressão ou eficácia.
5.2.2. Assim como o gene a ser inserido a maioria das construções contêm uma região promotora e terminadora assim como um gene marcador seleccionável. A região promotora inicia a transcrição do gene e pode ser utilizada para controlar a localização e o nível de expressão do gene, enquanto a região terminadora termina a transcrição. O marcador seleccionável, que na maioria dos casos confere resistência ao antibiótico ao organismo em que é expresso, é necessário para determinar quais células são transformadas com o novo gene. As construções são feitas utilizando técnicas de ADN recombinante, tais como digestões de restrição, ligaduras e clonagem molecular. A manipulação do ADN ocorre geralmente dentro de um plasmídeo.
6. Transformações
6.1. Como muitas vezes apenas uma única célula é transformada com material genético o organismo deve ser regenerado a partir dessa única célula. Uma vez que as bactérias consistem numa única célula e se reproduzem clonalmente a regeneração não é necessária. Nas plantas, isto é conseguido através da utilização de cultura de tecidos.
6.1.1. Se for bem sucedida uma planta adulta é produzida que contém o trans gene em cada célula. Em animais é necessário assegurar que o DNA inserido esteja presente nas células estaminais embrionárias.
6.1.2. Marcadores selecione utilizados para diferenciar facilmente transformadas de transformadas. Estes marcadores estão normalmente presentes no organismo transgênico, embora tenham sido desenvolvidas várias estratégias que podem remover o marcador selecionável da planta transgênica madura.
6.1.3. Quando a prole é produzida, eles podem ser rastreados quanto à presença do gene. Todas as crias da primeira geração serão heterozigotas para o gene inserido e devem ser acopladas em conjunto para produzir um animal homozigótico.