Descoberta da dupla hélice completa 60 anos; genoma humano faz 10

Descoberta da dupla hélice completa 60 anos; genoma humano faz 10

Herton Escobar

25 Abril 2013 | 09h40

Herton Escobar / O Estado de S.Paulo

Dois grandes feitos da ciência fazem aniversário neste mês. Cerca de duas semanas atrás, comemoraram-se dez anos do primeiro sequenciamento completo de um genoma humano, anunciado em 14 de abril de 2003 por um consórcio internacional de cientistas. Esse marco científico e tecnológico que está revolucionando a medicina, porém, jamais teria sido possível sem um outro feito monumental, que completa 60 anos hoje: a elucidação da estrutura molecular do DNA.

A descoberta da dupla hélice pelo americano James Watson e o britânico Francis Crick estabeleceu a pedra fundamental sobre a qual todo o conhecimento moderno da genética humana e da evolução da vida na Terra está estruturado.

Sem conhecer a estrutura da molécula de DNA, seria impossível entender como ela funciona. E, sem entender como o DNA funciona, seria impossível entender como a vida funciona. Por exemplo, como características são passadas de pai para filho, por que as pessoas são diferentes umas das outras, como nossas células comandam a síntese de proteínas, como ocorrem mutações, como essas mutações afetam a síntese de proteínas e outras funções essenciais da fisiologia e do comportamento humano.

A existência do DNA (ácido desoxirribonucleico) já era conhecida desde o fim do século 19, mas sua estrutura molecular (e portanto suas funções essenciais) permaneceu um mistério até Watson e Crick a desvendarem. O trabalho histórico, curto e elegantemente simples, com apenas uma página e um desenho, foi publicado em 25 de abril de 1953 na revista científica britânica Nature (

Documento

para ver um pdf do artigo original).

“Foi um trabalho tão bem feito que até hoje ele está do jeito que está, sem nenhuma correção, e continua a ser uma fonte básica de informação para livros-texto de várias disciplinas”, diz o pesquisador Eduardo Gorab, do Departamento de Genética do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo. “De longe, foi o trabalho que deixou todos os outros para trás”, completa ele, referindo-se à corrida que havia na comunidade científica da época para chegar à cobiçada estrutura.

Implicações. Nove anos depois da publicação da descoberta, Watson e Crick receberam o Prêmio Nobel pela descoberta, ao lado do britânico Maurice Wilkins, que elucidou algumas das funções biológicas associadas à estrutura da dupla hélice.

Um artigo publicado hoje na mesma revista Nature revela, com base em correspondências antigas, que os três pesquisadores foram originalmente nomeados para receber o Nobel de Química, mas acabaram recebendo o de Medicina, pelo reconhecimento – então pioneiro – das enormes implicações da descoberta para a compreensão da biologia humana.

Meio século mais tarde, a descoberta da dupla hélice desembocou no sequenciamento do genoma humano, que por sua vez desencadeou um processo de revolução científica e tecnológica na Medicina como um todo.

Quase todas as doenças humanas têm um componente genético. Ou são causadas diretamente ou, no mínimo, são influenciadas (para o bem ou para o mal) por características genéticas individuais de cada paciente. Conhecer e entender essas características, portanto, é um dos objetivos mais importantes da medicina moderna. A chamada “medicina personalizada”.

“É algo que vai ter repercussões tremendas nos próximos anos”, diz o pesquisador Emmanuel Dias Neto, do Centro Internacional de Pesquisa e Ensino do Hospital A. C. Camargo.

A tecnologia para isso avança numa velocidade espantosa. O sequenciamento e mapeamento do primeiro genoma humano custou quase US$ 3 bilhões e levou mais de dez anos para ser concluído. Hoje, pode-se sequenciar um genoma humano em um dia, por cerca de US$ 1 mil, numa única máquina. São comuns projetos de pesquisa envolvendo o sequenciamento de milhares de pacientes. “Quanto mais informações temos, mais coisas podemos fazer com elas”, diz Emmanuel, que trabalha com genética de câncer. “A tecnologia hoje nos permite fazer coisas que jamais imaginaríamos possíveis.”

Abaixo, um artigo do Prof. José Eduardo Krieger, do Incor, escrito para o Estado sobre o tema.

 

Medicina Personalizada e a Transformação do Sistema de Saúde

O sucesso da pesquisa biomédica é quase sempre associado à soma dos esforços de milhares de pesquisadores trabalhando individualmente ou em pequenos grupos.  Entretanto, isto mudou desde a descoberta da estrutura do material genético – o DNA – em meados dos anos 50.  Em 3-4 décadas desenvolveu-se o que chamamos de “engenharia genética” que se tornou uma nova disciplina ou modo de observar os seres vivos por meio de novas técnicas e estratégias que permitiram um avanço sem precedentes no entendimento crescente das bases moleculares dos mais diversos processos biológicos.  Foi neste ambiente, no final dos anos 80, que novos desafios foram concebidos.  E o impossível foi proposto, desvendar a estrutura física do código genético humano composto por 3 bilhões de bases armazenados em 23 pares de cromossomos em cada uma de nossas células, por meio do seu sequenciamento, base por base.  A estratégia envolvia consumir 15 anos, antecipados para 12, graças ao esforço de centenas de pesquisadores trabalhando cooperativamente para um mesmo fim e competindo entre si, o desenvolvimento de novas metodologias e soluções tecnológicas e um custo direto de 3 bilhões de dólares.

O veredito sobre a era pós genômica, ou seja, estes últimos 10 anos depois dos sequenciamento, não é consensual e há diferentes opiniões sobre se o copo está meio vazio ou meio cheio.  A Medicina Personalizada é uma área que vem se desenvolvendo e cuja importância está nos seus objetivos primários de viabilizar o tratamento certo, para o paciente certo, na hora certa e nos seus objetivos secundários de se tornar a alavanca de transformação do Sistema de Saúde.  Estamos prestes a sequenciar o genoma de um paciente com a mesma facilidade com que solicitamos um exame de ressonância magnética, mas a prática médica continua sendo essencialmente reativa e não antecipativa (preditiva) ou preventiva.  É difícil crer que mesmo entre as melhores drogas no mercado os efeitos desejados ocorrem somente em uma parcela dos pacientes (estimativas sugerem algo entre 30-50%) e que o ajuste final é realizado em cada paciente por tentativa e erro.

A expectativa é que a prática médica na era pós-genômica se caracterize por maior eficiência e precisão, com a identificação precoce de indivíduos susceptíveis na população geral e o estabelecimento de plataformas de intervenção não limitadas a tratamentos medicamentosos e que as ações médicas também visem à promoção da saúde. Entretanto, há desafios para evitar que eventuais efeitos deletérios se sobreponham aos benefícios desta transformação.  Antecipar ou prever doenças na ausência de sinais e sintomas, requer educação e treinamento dos profissionais de saúde e novas recomendações e diretrizes de conduta médica. Em cenário mais determinístico e previsível a sociedade terá que se precaver para que indivíduos não venham a ser excluídos do mercado de trabalho ou marginalizados do sistema de saúde e previdenciário com base no conhecimento prévio de suas susceptibilidades.  Novos acordos sociais serão necessários para preservar e balancear escolhas individuais e da sociedade.

A tecnologia de informação em saúde é um exemplo de infraestrutura que foi implantada inicialmente para melhorar a eficiência do processo como um todo e diminuir os erros médicos e os custos.  No caso da Medicina Personalizada a tecnologia de informação em saúde será essencial para que os sistemas possam compartilhar e analisar dados genéticos e resultados clínicos de maneira integrada e em tempo hábil.  O desafio não é apenas tecnológico para obtenção de grande quantidade de dados clínicos e genéticos de cada paciente, mas o que fazer com todas as informações.  Os dados que estamos ou deveríamos estar coletando demandam infraestrutura de tecnologia de informação dedicada e específica que não existe ou que no melhor cenário é insuficiente e está fragmentada em vários locais.

O Brasil é o país mais populoso que possui um sistema universal de saúde – o SUS – estruturado a nível municipal, estadual e federal e, portanto, uma agenda para implantar a Medicina Personalizada no SUS representará não somente um ingrediente para a sua modernização, mas uma alavanca de transformação do sistema e a oportunidade de o país participar ativamente da inovação e geração de riquezas em área estratégica global.

Jose Eduardo Krieger

Professor de Genética e Medicina Molecular do Instituto do Coração (InCor) e da FMUSP

Presidente, Academia de Ciências do Estado de São Paulo