O sequenciamento do genoma da Covid-19 no Brasil foi feito em menos de 48 horas, enquanto outros países levaram, em média, 15 dias. O feito ajudou a abrir caminho para o desenvolvimento de vacinas.
Não foi mágica: foi biologia molecular aplicada, um exemplo de como a genômica e o diagnóstico molecular já fazem parte do dia a dia da saúde pública no Brasil.
À frente estavam as pesquisadoras Profª Dra. Ester Sabino, imunologista, ex-diretora do Instituto de Medicina Tropical da USP e professora titular do departamento de Patologia, e Jaqueline Goes de Jesus, biomédica e na época pós-doutoranda. Elas usaram ferramentas da biologia molecular para decifrar o código genético do vírus.
Neste especial, confira o que é biologia molecular, principais técnicas, exemplos de aplicações na medicina e importância para o diagnóstico de doenças.
O que é biologia molecular?
“A biologia molecular é uma área da ciência que estuda o DNA, a molécula principal da hereditariedade, tanto humana como de todos os seres vivos”, explica a Profª Dra. Ester Sabino.
O campo também estuda outras estruturas, como RNA e proteínas – em outras palavras, as moléculas que compõem as células. Essas descobertas garantem técnicas essenciais para medicina, como é o caso do PCR, RT-PCR e sequenciamento, que você vai conhecer em detalhes mais adiante.
O conhecimento é a base da genômica, que estuda o conjunto completo do material genético de um organismo, e também impulsiona avanços em biotecnologia, com aplicações que vão do desenvolvimento de medicamentos à agricultura.
Dogma Central da biologia molecular
O Dogma Central da biologia molecular explica como a informação genética “viaja” dentro da célula. Pense no DNA como uma espécie de manual de instruções; a partir dele, a célula produz RNA e, depois, usa esse RNA para fabricar proteínas.
Esse processo acontece em duas etapas principais. Primeiro, o DNA é copiado para o RNA, em um processo chamado transcrição. Depois, o RNA serve de modelo para a produção de proteínas, em um processo chamado de tradução.
Quando essa ideia foi proposta, acreditava-se que a informação só podia seguir esse caminho:
Hoje, no entanto, sabemos que alguns vírus conseguem fazer o caminho inverso com ajuda da enzima transcriptase reversa, que transforma RNA em DNA.
Como funcionam as principais técnicas da biologia molecular?
A biologia molecular conta com um conjunto de técnicas que permitem ler, copiar e analisar o material genético de vírus, bactérias, células humanas e outros organismos. Cada uma tem uma função específica e, juntas, formam a base do diagnóstico molecular usado na medicina atual.
A seguir, veja como funcionam as técnicas mais utilizadas na prática clínica e na pesquisa.
O que é sequenciamento genético?
O sequenciamento genético funciona para identificar exatamente a sequência de bases do DNA, composto por quatro possíveis moléculas (A, T, C, G). A ordem das letras indica qual é o genoma e as “instruções” que aquele organismo carrega.
“O sequenciamento informa a ordem dessas letras no genoma do microrganismo, da pessoa, do ser que estamos estudando. Ou seja: ele revela como é esse código”, explica a especialista.
O genoma humano, por exemplo, tem cerca de 3 bilhões de letras; já o SARS-CoV-2: (o vírus da Covid-19), cerca de 30 mil letras.
“Existem várias técnicas de sequenciamento. Hoje há técnicas que conseguem fazer isso em paralelo, milhares de sequenciamento ao mesmo tempo, e são chamadas de sequenciamento de nova geração (NGS)”, pontua a diretora. Elas são hoje um dos pilares da genômica moderna, permitindo estudar genomas inteiros com rapidez e precisão.
O que são PCR e RT-PCR?
A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) funciona a partir do uso de iniciadores, pequenos fragmentos de DNA responsáveis por dar início à reação. Eles são específicos: cada um é desenhado para reconhecer exatamente o trecho de DNA que se deseja amplificar, como uma chave que só se encaixa em uma fechadura específica.
“Por exemplo, eu quero saber se uma amostra tem o vírus da hepatite B, então eu escolho esses iniciadores que reconhecem se tem alguma sequência daquela, e eles ajudam a amplificar, aumentar o número de cópias do vírus de hepatite B”, comenta a professora.
Dessa forma, fica mais fácil detectar determinado vírus. Mesmo quando a pessoa tem poucas cópias do vírus, quantidade que dificilmente seria identificada por metodologias imunológicas, a amplificação promovida pelo PCR multiplica essas cópias até um nível detectável.
Já o RT-PCR (Reação em Cadeia da Polimerase com Transcriptase Reversa) detecta RNA em vez de somente DNA, sendo essencial para identificar vírus como o próprio SARS-CoV-2.
Exemplos de aplicações da biologia molecular na medicina
O avanço da biotecnologia e do diagnóstico molecular transformou a forma como a medicina previne, diagnostica e trata doenças. Confira exemplos concretos:
- Criação de vacinas e medicamentos
Por meio do sequenciamento, é possível identificar a estrutura do vírus e suas variantes. Com isso, os pesquisadores podem desenvolver vacinas e medicamentos.
- Resistência a medicamentos
Verificar o perfil genético de microrganismos e suas resistências a medicamentos, proporcionando um tratamento mais assertivo.
- Testes preditivos
“O sequenciamento do genoma das pessoas contribui para uma série de finalidades, como identificar o risco de desenvolver determinadas doenças ou caracterizar melhor uma condição que já se manifestou”, elucida a pesquisadora. Um caso de grande repercussão foi o da dupla mastectomia preventiva realizada pela atriz Angelina Jolie.
- Compatibilidade em transplantes
Análise de tecidos para compreender se há compatibilidade para doação e subsequente transplante de órgãos.
Qual a importância da biologia molecular no diagnóstico?
No diagnóstico de doenças, a biologia molecular é surpreendente. Mesmo com o custo mais elevado dos testes genéticos, o custo-benefício é significativo: evitar internações longas e tratamentos complexos no futuro compensa o investimento inicial.
As técnicas também permitem:
- Antecipar o risco de desenvolver determinadas doenças: o que reduz custos com internações e tratamentos mais complexos no futuro.
- Identificar doenças em fase inicial: assim é possível abrir caminho para intervenções mais simples e eficazes.
- Direcionar o tratamento com mais precisão: ao mapear o perfil genético de um microrganismo ou tumor, os médicos conseguem escolher terapias mais eficazes para cada caso. Isso personaliza o tratamento e é capaz de evitar erros que aumentam os custos e o tempo de recuperação do paciente, além da possibilidade de gerarem sequelas e sofrimento.
A biologia molecular é parte de uma medicina mais preventiva, personalizada e eficiente, que ao mesmo tempo que otimiza custos e recursos, oferece mais qualidade de vida ao paciente.
Curso em biologia molecular: a estrutura que só o maior complexo hospitalar da América Latina pode oferecer
O HCX – centro de ensino do Hospital das Clínicas da USP – oferece o curso de Biologia Molecular Aplicada ao Diagnóstico Clínico, sob coordenação da Profª Ester Sabino, Pós-Doutora e Livre-docente pela Faculdade de Medicina da USP, e da Profa. Cecilia Salete, Doutora na área de Imunologia em Infectologia.
“A nossa ideia é que isso sirva principalmente para as pessoas que querem entender sobre biologia molecular, ou definir se essa é uma área de interesse e dar uma visão geral de todas as técnicas”, sinaliza a Profª Ester.
A formação é multidisciplinar e é indicada para estudantes de graduação e pós-graduação e profissionais formados na área da saúde – biólogos, biomédicos, médicos, patologistas, farmacêuticos, nutricionistas, dentistas, veterinários, enfermeiros, fisioterapeutas, entre outros.
Em breve, a especialista ainda prevê que novas formações devem ser lançadas. “Este curso é o primeiro de uma série, então será importante concluí-lo para acompanhar os próximos com mais facilidade”, defende.
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