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Estudar biotecnologia às vezes nos aproxima da visão sobre a funcionalidade de cada estrutura biológica e, em certos casos, de como ela pode ser aplicada tecnologicamente. A humanidade tem utilizado microrganismos ao seu favor desde tempos longínquos. Com o passar dos anos, aprendemos como manusear fungos, bactérias, algas e microalgas como ferramentas biológicas na produção de diversos produtos, tais como: álcoois, fármacos, enzimas, pigmentos, óleos, alimentos, biopolímeros, entre outros. Mas e os vírus? Eles servem para mais alguma coisa além de causar dor, morte e sofrimento?
No dilema sobre se vírus são ou não seres vivos, um interessante ponto de vista seria compreendê-los como ferramentas que não utilizamos com consciência, vírus são ferramentas entregues a célula para sua própria destruição. No entanto, antes mesmo do ser humano ter consciência de si próprio, os vírus já desempenhavam papel na moldagem do próprio ser humano, atuando ativamente na seleção de indivíduos mais imunologicamente adaptados, por pressão seletiva.
Com o passar dos anos, passamos a acumular conhecimentos sobre estruturas, funções e mecanismos biológicos e moleculares, o que têm dado novos significados e funções as estruturas virais. Listados abaixo estão algumas utilizações virais, atuais, capazes de converter qualquer cavalo de tróia em um belo barco de madeira.
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Fonte: Pixel Joint
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Vacinas
Pode-se dizer que o primeiro grande marco da utilização de vírus como ferramenta biológica, foi com o advento das vacinas. Em 1789, o naturalista e médico britânico Edward Jenner observou que pessoas que trabalhavam na ordenha de vacas com feridas de varíola nas mamas não desenvolviam varíola, surgindo então a ideia da vacina atenuada. (Confira a história completa no texto do Lucas).
Uma vacina pode ser considerada atenuada quando o patógeno está adaptado à infecção em uma determinada espécie e é utilizado na imunização de uma espécie diferente. Por exemplo, a varíola de vaca não infecta bem o ser humano, ao passo que o ser humano imunizado consegue produzir resposta imune de memória contra ambas as varíola de vaca e humana.
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Vacinas virais na prevenção de infecções, “picadinha” necessária. Fonte: Mdemulher
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Enzimas virais
Um grande avanço na biotecnologia, sobretudo na área de biologia molecular, foi o advento da enzima Transcriptase Reversa (RT) dos Retrovírus (família do HIV). Essas enzimas são capazes de produzir DNA a partir de RNA. Com a aplicação da RT em reações em cadeia da polimerase (PCR), foi possível o desenvolvimento de diversas áreas da ciências, como em estudos de transcriptoma celular, da detecção molecular de vírus de RNA, do desenvolvimento de insertos para clonagem e expressão de proteínas recombinantes, entre outros. Outras enzimas também têm sido utilizadas em áreas diversas na biotecnologia, sobretudo com aplicação industrial, como exemplo da Lisina proveniente de vírus bacteriofago.
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Preparo de PCR. Fonte: Wikimedia Commons
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Vetores virais: Transgenia
Dentre as estratégias disponíveis para gerar células transgênicas, vetores virais têm sido cada vez mais utilizados. Este tipo de ferramenta consiste em uma estrutura viral infectante sem a capacidade de replicação que carrega como genoma a informação genética que deseja ser passada à célula alvo. Em outras palavras, é um veículo para entregar DNA/RNA à célula.
Para gerar células transgênicas, muitos grupos de pesquisa fazem uso de vetores retrovirais, que, além do material genético desejado, também dispõem da enzima integrase, que é responsável por inserir o DNA do vetor ao DNA da célula alvo permanentemente.
Através dos métodos de transfecção, moléculas de DNA contendo a informação genética da montagem de vetores são carreadas à células empacotadoras. Assim, essa técnica proporciona aos biotecnologistas a escolha de quais proteínas farão parte do capsídeo do vírus, quais serão as proteínas do envelope viral, sendo possível decidir, inclusive, se haverá material genético dentro do vetor ou não.
Como exemplo do exposto acima, recentemente foi proposta uma vacina de vetor adenoviral para apresentação de proteínas do Zika Vírus e ativação da resposta imunológica. Basicamente, utilizaram um vírus que melhor ativa a resposta imune para apresentar antígenos de um vírus menos imunogênico.
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Célula empacotadora expressando proteínas para montagem de um vetor retroviral, infecção e inserção de material genético no genoma de uma célula alvo, tornando-a transgênica. Fonte: Adaptado de Wikipedia
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Vetores virais: Terapia gênica
Terapias gênicas consistem na edição do material genético (DNA) de células-alvo por inserção ou deleção de regiões, podendo ser utilizadas diversas ferramentas e estratégias de engenharia genética. Nesse âmbito, vetores virais têm sido utilizados principalmente no tratamentos ex vivo, no qual as células são coletadas para edição gênica in vitro para então ser reinjetada ao organismo.
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Terapia gênica ex vivo com vetor retroviral. Fonte: Só Biologia
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Zika contra o câncer
Mais recentemente, cientistas brasileiros demonstraram a capacidade do Zika Vírus (ZIKV) de infectar e destruir células neurais neoplásicas. Partindo da observação da alta virulência do ZIKV em células neurais imaturas, que leva a microcefalia em fetos, foi elaborada uma hipótese de que a infecção também poderia ser considerável em células neurais neoplásicas, visto que ambas as células apresentam alta taxa de proliferação e aspectos comuns com as demais células neurais.
Pensar no emprego de vírus no combate de doenças graves, como por exemplo o câncer, pode ampliar o leque de possibilidades de tratamentos e também subsidiar o desenvolvimento de terapias mais sofisticadas, específicas e consequentemente, eficientes.
No entanto, o entendimento deste novo ramo deve ser ainda muito bem elucidado antes de ser posto em prática, visto que, por questões éticas, os tratamentos terapêuticos não podem causar mais malefícios que benefícios, risco que não é bem assegurado tratando-se da utilização de agentes infecciosos.
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Esfera tumoral de células-tronco mieloides (azul), infectadas com Zika Vírus (vermelho). Fonte: ScienceDaily
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Novas terapias, como as supracitadas, demandam de laboratórios de virologia bem equipados, controlados, e com uma equipe extremamente especializada para garantia da “segurança” do material terapêutico. Apesar dos possíveis riscos de se utilizar o Zika Vírus no encéfalo de uma pessoa, que poderia causar um quadro grave de encefalite, a terapia pode ser levada em consideração em alguns casos como pacientes terminais, onde muitas vezes medidas drásticas são o último recurso para manutenção da vida.
Pensar em biotecnologia aplicada te faz olhar para fora da caixa. Dispor-se à uma diferente perspectiva pode possibilitar grandes avanços no desenvolvimento da ciência e tecnologia, além de trazendo inovação e a elaboração de novas ferramentas de grande aplicabilidade. Agora que temos um olhar sobre os vírus, que dividir com outros o que aprendemos?! Compartilhe com os amigos!
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Referências
KAID, C., et al. Zika Virus Selectively Kills Aggressive Human Embryonal CNS Tumor Cells In Vitro and In Vivo. Cancer Res. 15;78(12):3363-3374, 2018.
XU, K., et al. Recombinant Chimpanzee Adenovirus Vaccine AdC7-M/E Protects against Zika Virus Infection and Testis Damage. J Virol. 26;92(6). pii: e01722-17, 2018.
Só Biologia, Terapias Gênicas. Disponível em: <https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Biotecnologia/terapia_genica.php>. Acesso em: 29 de Jul 2018.
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Revisado por Rodrigo Cano e Mariana Pereira
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