DA BRINCADEIRA AOS PEIXES TRANSGÊNICOS – Fernanda Tonelli, Cientista do Instituto Nanocell, Vence Prêmio Para Mulheres na Ciência

DA BRINCADEIRA AOS PEIXES TRANSGÊNICOS – Fernanda Tonelli, Cientista do Instituto Nanocell, Vence Prêmio Mulheres na Ciência

Fernanda Maria Policarpo Tonelli entrevistada por Rodrigo Ribeiro Resende

Edição Vol. 4, N. 17, 30 de Outubro de 2017

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2017.10.30.003

Apaixonada por ciência desde pequena, a mineira Fernanda Tonelli estuda hoje o desenvolvimento de tilápias geneticamente modificadas para produzir hormônios humanos com aplicações no tratamento de problemas de crescimento e na criação de animais para alimentação.

Como muitas crianças de sua geração, Fernanda Maria Policarpo Tonelli se divertiu com o kit de experimentos Alquimia. Nas brincadeiras que envolviam medir, misturar e chacoalhar substâncias estava o embrião da cientista que ela se tornaria na vida adulta. Não por acaso, na hora do vestibular escolheu o curso de Química na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). “Acreditava que, dentre as carreiras que me interessavam, a química me ofereceria melhores oportunidades de emprego”, relembra. 

fernanda

 

Figura 1: A cientistas do Instituto Nanocell, Dra Fernanda M. P. Tonelli, vence o prêmio L’Oréal-UNESCO For Women in Science com o projeto “Peixe secretanto proteínas pela urina”. A cientistas busca desenvolver tilápias geneticamente modificadas para produzir hormônios humanos.

Depois de cursar o primeiro semestre, no entanto, constatou que lhe fazia falta estudar biologia, em especial uma molécula que sempre a fascinou: o DNA. Juntou as coisas e foi fazer Bioquímica na Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ). A decisão foi acertada, e logo se envolveu em atividades de pesquisa no laboratório do professor João Máximo de Siqueira, onde ajudou a identificar substâncias presentes em diferentes espécies de plantas que pudessem atuar como herbicidas naturais. Ainda durante a graduação, publicou seu primeiro artigo científico em revista especializada, Allelopathy Journal – um feito que muitos só conseguem durante a pós.

Depois da graduação, Fernanda emendou mestrado, doutorado e pós-doutorado na UFMG, os três sob a orientação do Prof. Dr. Rodrigo Ribeiro Resende, com quem iniciou suas pesquisas sobre a tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus), peixe de grande importância comercial e com potencial para a indústria de biotecnologia.

Conforme a parte científica do trabalho foi avançando, decidiu também empreender na área e criou, com outros quatro parceiros, incluindo Resende, o Instituto Nanocell, uma ONG voltada ao ensino e à promoção da ciência, da tecnologia e da inovação. Entre as atividades do instituto estão a publicação de livros, a realização de congressos científicos e a produção de um jornal eletrônico “Nanocell News” à divulgação de temas em biotecnologia para o público não especializado. A instituição também tem uma plataforma online voltada a alunos e professores do Ensino Médio, onde o grupo disponibiliza roteiros de experimentos que podem ser feitos em sala de aula, e promove um prêmio anual para cientistas e empreendedores, entregue em congresso organizado pelo Instituto. Agora, estão abrindo uma empresa especializada na produção de peixes como biofábricas, laboratório de diagnóstico molecular, como doenças hereditárias, doenças causadas por vírus, bactérias, fungos e outros micro-organismos, teste de partenidade, DNA forense, sequenciamento de DNA, entre outros testes relacionados ao genoma humano. Também estão criando uma plataforma onde poderão gerir interesses comuns de pesquisadores e empresas, uma verdadeira revolução técnico-científica.

Tendo trabalhado todo o tempo em um meio predominantemente masculino, Fernanda afirma que “teve muita sorte” de nunca ter sofrido nenhum tipo de discriminação por ser mulher. “Sempre valorizaram muito mais a qualidade do trabalho”, garante. Ainda assim, reconhece a importância de promover a igualdade de condições entre homens e mulheres na ciência. Por isso, juntou-se, em março de 2017, ao time do blog Cientistas Feministas, que reúne pesquisadoras de diferentes áreas do conhecimento e publica textos de divulgação científica e reflexões sobre gênero e ciência.

Sobre peixes, hormônios e uma revolução biotecnológica

Ao submeter o projeto de pesquisa para o prêmio Para Mulheres na Ciência, Fernanda não se ateve a objetivos modestos. “Com este projeto deseja-se revolucionar a obtenção de biofármacos no Brasil”, escreveu. Sonhar alto é característica fundamental para quem deseja uma carreira científica de sucesso. Até aqui, ela tem conseguido. Desde o projeto do mestrado, seus estudos já renderam dez pedidos de patente depositados, com potencial para diferentes mercados.

Seu objeto principal de estudo, a tilápia-do-Nilo, não foi escolhido por acaso. Para começar, trata-se de uma espécie amplamente estudada com enfoques diversos, o que garante vasta literatura científica sobre o animal. Além disso, tem baixo custo de manutenção em laboratório e atinge a maturidade sexual muito rápido – entre os quatro e os seis meses de idade, já está pronta para a reprodução –, o que a torna um bom modelo para estudos.

Entre as pesquisas já desenvolvidas por outros grupos sobre a tilápia-do-Nilo estão a utilização de sua pele para a regeneração da pele humana queimada e as propriedades microbianas do muco que reveste o peixe. Já Fernanda traçou como objetivo aperfeiçoar as técnicas existentes para a produção de tilápias geneticamente modificadas a fim de transformá-las em biofábricas de compostos interessantes para a pesquisa ou a indústria.

Produzir um animal geneticamente modificado significa selecionar, em um organismo, uma sequência de DNA de interesse e introduzi-la em outro, para gerar um ser híbrido, que carregue, além das características do animal original, a característica desejada e selecionada em outra espécie. Assim, um peixe, por exemplo, pode passar a produzir um hormônio normalmente fabricado pelo organismo humano.

Até então, a técnica mais utilizada na transgenia de peixes é a microinjeção de ovos recém-fertilizados. Ela consiste em fazer a fertilização in vitro juntando os gametas do peixe e injetar na célula-ovo, antes de qualquer divisão celular, a sequência de genes desejada. Essa técnica, embora funcione, tem como principal limitação o fato de que: como a divisão celular é muito rápida, muitas vezes a célula-ovo se divide antes de a sequência de DNA inserida estar incorporada ao genoma. Assim, o animal geneticamente modificado apresenta a sequência desejada apenas em parte das suas células (animal mosaico).

Pensando em como aperfeiçoar a produção de tilápias transgênicas, o grupo do Prof Rodrigo Resende, com Fernanda à frente dos experimentos, teve contato com o de outro pesquisador, Luiz Renato de França, que, na época, também atuava na UFMG – hoje, é Diretor no Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA). Seu objeto principal de estudo era uma célula chamada espermatogônia-tronco, que é a célula que vai se transformar no espermatozoide ou gameta masculino dos animais. Pronto. Nascia ali a ideia para uma nova técnica de transgenia das tilápias: modificar o DNA da espermatogônia e, consequentemente, gerar espermatozoides transgênicos. Assim, durante a fertilização in vitro, é possível garantir que todas as células do novo embrião terão a modificação inserida em seu material genético, pois esta fertilização foi realizada com gameta previamente modificado geneticamente.

Na teoria, a técnica era promissora, pois permitiria a geração mais eficiente e rápida de animais transgênicos. Durante o mestrado, sob a orientação do Prof Resende, Fernanda esforçou-se para colocar a ideia em prática sob co-orientação de Samyra Lacerda (pesquisadora do grupo de França que se dedicava ao estudo das espermatogônias). Trabalhou na inserção do gene da proteína fluorescente ciano (uma sequência originalmente retirada de uma espécie de água-viva e já modificada em laboratório) nas espermatogônias das tilápias primeiramente utilizando reagentes comerciais. As células apresentavam um brilho azulado fraco, indicando que a entrega do gene havia sido bem sucedida, mas que a eficiência do processo poderia ser melhorada.

No Departamento de Física da UFMG, Fernanda encontrou outro parceiro, Luiz Orlando Ladeira, um grande colaborador e ex-supervisor de pós-doutorado de Resende, e que desenvolvem juntos nanomateriais capazes de entregar genes desejados às células dos peixes. Após testar diferentes possibilidades, eles chegaram à solução mais eficaz: nanotubos de carbono, estruturas minúsculas de cerca de 200 nanômetros de comprimento – para você ter uma ideia, um nanômetro equivale a um milionésimo do milímetro. A técnica, realmente eficiente, também foi aplicada a estudos com outras células de diferentes espécies (incluindo humana) para as quais a entrega de genes é considerada difícil de ser realizada.

Mas havia mais um desafio a enfrentar. A sequência de DNA responsável pela produção da proteína fluorescente era entregue por meio de um plasmídio, ou seja, uma molécula circular de DNA com replicação independente do DNA principal da tilápia. Na prática, isso significava que, a cada divisão celular, o DNA do peixe e o DNA adicionado formavam novas cópias, sem relação uma com a outra. Porém, com o passar dos dias, o DNA que continha o código para a produção da proteína fluorescente praticamente deixava de existir na cultura de células.

Ainda no doutorado, Fernanda passou a buscar, então, uma metodologia capaz de incluir as sequências de genes desejadas no próprio DNA das células da tilápia. Para isso, usou um vírus que é capaz de modificar o material genético original das células que invade. 

Agora, durante o período de pós-doutorado, o objetivo de Fernanda é usar essa metodologia para inserir no DNA da tilápia-do-Nilo a sequência de gene que determina a produção do hormônio do crescimento humano (hGH, na sigla em inglês). Uma vez produzida pelo peixe, a substância seria eliminada pela sua urina e coletada para diferentes aplicações.

Uma delas, ainda incipiente, é o tratamento de pessoas com déficit de crescimento – antes de ser disponibilizada na prática clínica, no entanto, a substância precisaria passar ainda por vários testes. Outra aplicação possível é a utilização do hGH na ração de animais de corte, para acelerar a engorda de frangos, porcos e da própria tilápia voltada à alimentação humana.

A utilização de tilápias-do-Nilo como biofábricas é pioneira e, se bem-sucedida, poderá gerar uma economia substanciosa aos cofres públicos. Em 2014, o Sistema Único de Saúde brasileiro gastou mais de R$ 125 milhões com a importação de hGH de países como Estados Unidos, Israel, Dinamarca e Alemanha – um custo que, provavelmente, aumentará nos próximos anos. A estimativa é que o mercado global de comercialização da substância movimente US$ 1,88 bilhão em 2024.

Além do hGH, a tilápia transgênica também poderia ser útil para a produção de outras substâncias de interesse, como insulina, anticorpos para a fabricação de soros e vacinas.

Toda essa pesquisa é financiada pelo Instituto Nanocell.

Por isso mesmo que Ciência é INVESTIMENTO! Apoiem esse fato que o Brasil tornar-se-á uma Nação rica e forte!

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