A trajetória dos organismos transgênicos

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A tecnologia do DNA recombinante (rDNA) nasceu em 1972 quando o professor da Stanford University (USA) Paul Berg utilizou enzimas de restrição e uma DNA ligase para criar a primeira molécula de DNA recombinante. Ele produziu uma molécula híbrida e DNA com sequências de macaco, de um vírus que infecta símios (o SV40), e de outro vírus (lambda virus). Em 1980, o professor Berg foi agraciado com o Prêmio Nobel em Química por seu trabalho pioneiro. Mais tarde, a rDNA passou a ser chamada de engenharia genética, termo cunhado por Jack Williamson no livro de ficção científica Dragon’s Island, publicado em 1951. O desenvolvimento dessa tecnologia foi o resultado do trabalho de milhares de cientistas, alguns deles ganhadores do Prêmio Nobel.

É interessante que a atividade de construir um DNA recombinante pode ser aprendida e realizada por alunos do ensino médio em apenas uma semana. Na verdade, essa é uma aula prática que acontece para alunos de países desenvolvidos e que poderia acontecer para a maioria dos estudantes brasileiros também.

Ainda nos anos 1970, o trabalho inicial do prof. Berg foi levado a outro patamar por Herbert Boyer e Stanley Norman Cohen, que mostram que uma molécula de DNA recombinante poderia ser introduzida em uma célula bacteriana. Nesse novo ambiente celular, essa molécula de DNA foi replicada e passou a ser funcional, conferindo às células tolerância a antibióticos. Quase que imediatamente os cientistas começaram a imaginar o que seria possível fazer com essa tecnologia. O desenvolvimento disso levou aos primeiros produtos da engenharia genética a chegarem ao mercado: hormônio de crescimento humano e insulina recombinantes produzidos em bactérias transgênicas. Atualmente existem centenas de fármacos, produtos da engenharia genética em uso na medicina humana e veterinária.

Em 1974 Rudolf Jaenisch criou o primeiro eucarioto transgênico, os primeiros animais transgênicos. Jaenisch estava estudando células de mamíferos infectadas com o Simian virus 40 (SV40), acabou lendo um artigo publicado por Beatrice Mintz, descrevendo a geração de camundongos quiméricos. O dr. Jaenisch teve então a ideia de injetar o genoma do SV40 em embriões de camundongos. Ele observou que o genoma viral foi integrado ao genoma dos camundongos, mas sem ser transferidos para a progênie. Em 1981 os laboratórios de Frank Ruddle (Yale University), Frank Costantini e Elizabeth Lacy (Oxford University) injetaram DNA purificado em embriões de camundongos com uma célula e obtiveram animais trangênicos que transferiram os genes inseridos para as gerações seguintes. Foi o grupo do dr. Ruddle que cunhou a palavra transgênico.

As primeiras plantas transgênicas foram geradas no início dos anos 1980, quando plantas de fumo foram desenvolvidas por pesquisadores americanos e europeus. No final dos anos 1970 se iniciou uma corrida para a geração das primeiras plantas transgênicas. Isso acabou acontecendo em 1983 como o resultado do trabalho de dezenas de cientistas, tendo sido materializado nos grupos de Marc Van Montagu e Jeff Schell (Ghent University, Bélgica), Robert T. Fraley (Monsanto) e Mary-Dell Chilton (University of Washington in Seattle, University of Pennsylvania). Por seu trabalho no desenvolvimento das primeiras plantas geneticamente modificadas, Van Montagu, Fraley e Chilton foram os ganhadores do Word Food Prize em 2013.

O que aconteceu a seguir levou ao desenvolvimento das primeiras tecnologias transgênicas para aplicação na agricultura. Foram geradas plantas tolerantes a herbicidas e resistentes a insetos. Assim como aconteceu com a produção de insulina em bactérias, as estratégias para o desenvolvimento dos primeiros produtos vegetais foram bastante óbvias. As tecnologias geradas se basearam em conhecimento bem existente há muitos anos, como a tolerância a herbicida e resistência a insetos com a pulverização de plantas com Bacillus thuringiensis (Bt). Bt é uma bactéria usada no controle biológico de insetos desde o início do século XX. Conhecendo-se que Bt produz uma endotoxina (chamada de Cry) que é ativa contra insetos, a possibilidade de se gerar uma planta transgênica abriu também uma porta para que se expressar os genes que codificam para Cry em plantas. Dessa forma foi possível gerar plantas resistentes a insetos-praga. Outras classes de proteínas inseticidas têm sido descobertas e usadas. Para resistência a vírus, as primeiras estratégias também se basearam em conhecimento antigo, como o uso da premunização. A premunização consiste em se inocular uma planta com a estirpe “fraca” de um vírus para que esta fique protegida contra uma estirpe “forte”. Pensava-se que a presença das partículas virais do vírus fraco poderia dar resistência às estirpes severas. Isso foi a base inicial para a geração de plantas transgênicas resistentes a vírus. Bastaria expressar o gene da capa proteica dos vírus. No entanto, desde os trabalhos pioneiros do grupo do prof. Roger Beachy (The Scripps Research Institute, USA) e Dennis Gonsalves (Cornell University) se viu que esse não era o mecanismo, já que se observava resistência em plantas transgênicas em que não se detectava a presença da proteína do vírus. Mais tarde se percebeu que se tratava de outro mecanismo, chamado silenciamento gênico.

No Brasil, as primeiras plantas transgênicas foram geradas na Embrapa em 1986, e os primeiros animais na Universidade de São Paulo e Universidade Federal de São Paulo somente no início do século XXI. Se vê que o país levou duas décadas para gerar seus primeiros animais geneticamente modificados enquanto que com as plantas esse tempo foi de apenas dois anos. É difícil dizer que isso aconteceu, talvez porque com as plantas as técnicas de cultura de tecidos e regeneração já estivessem estabelecidas nos anos 1980. Plantas e animais foram por caminhos bem diferentes inicialmente. Para os animais, o foco inicial foi o desenvolvimento de modelos para se estudar doenças e mais recentemente para a geração de fármacos e órgãos para transplantes. Com as plantas, desde o início o objetivo foi gerar plantas que pudessem ser usadas na agricultura (tolerância a herbicidas, resistência a insetos e vírus). Isso não quer dizer que não tenham sido gerados animais com características voltadas para as fazendas ou plantas como modelo para estudo. Na verdade, um grande número de estudos de biologia de plantas e animais tem sido feito para elucidar importantes mecanismos biológicos. Provavelmente, essa deve ser a maior contribuição da engenharia genética.

No entanto, mais recentemente tem-se gerado plantas para a produção de biofármacos e uma série de moléculas para a indústria. Por outro lado, animais transgênicos para a pecuária, suinocultura, avicultura e piscicultura têm sido gerados. Recentemente um salmão transgênico (chamado de AquAdvantage), que se desenvolve duas vezes mais rápido do que um peixe convencional, se converteu no primeiro animal transgênico a ser aprovado para o consumo humano. Após passar mais de 25 anos em um limbo regulatório, o AquAdvantage começou a ser comercializado no Canadá em agosto de 2017 pela empresa Americana AquaBounty Technologies. Acredito que várias outras tecnologias voltadas para a produção animal deverão ser geradas no futuro, tais como animais com resistência a doenças, com desenvolvimento mais rápido, etc.

Em 1994, a primeira planta transgênica chegou ao mercado americano. Se tratava do tomate FLAVR-SAVR, modificado pela empresa Calgene para retardar o seu amadurecimento pós-colheita. Em seguida, plantas cultivadas em grandes áreas, como soja, milho e algodão foram lançadas e atingiram grandes áreas cultivadas em vários países, chegando atualmente a 185 milhões de hectares, 49 milhões no Brasil. A engenharia genética foi reconhecida como a tecnologia de mais rápida adoção na história da agricultura.

Apesar disso, essa tecnologia tem sido alvo de muita preocupação por parte da sociedade e dos governos. Ao contrário do que muitos acreditam, essa preocupação não começou entre os grupos políticos, jornalistas, religiosos ou ambientalistas, começou entre os cientistas. Em 1974, um grupo de cientistas, incluindo o prof. Paul Berg, escreveu o artigo na revista Science pedindo que houvesse uma moratória para o trabalho com engenharia genética até que houvesse uma discussão científica sobre o assunto, principalmente nos casos que envolvessem patógenos humano. Essa discussão ocorreu em fevereiro de 1975 na Conferência de Asilomar, Califórnia, em que se decidiu que a pesquisa deveria continuar, mas sob determinada condições. Em paralelo os títulos de horror logo tomaram conta dos jornais, TV, revistas. Eles sempre vendem mais e os leitores os preferem. Nos anos seguintes, foram criados sistemas regulatórios em praticamente todos os países organizados do mundo. No Brasil, essa discussão se iniciou em 1990 e culminou com a primeira lei de biossegurança, promulgada em 1995. Com a lei, foi criada a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), colegiado que tem como finalidade estabelecer normas técnicas de biossegurança para atividades que envolvam organismos geneticamente modificados. Essa lei pareceria muito boa e até serviu de base para legislação de outros países. No entanto, com a aprovação da soja RR (GTS 40-3-2) em 1998, grupos anti-OGM encontraram falhas na legislação, o que levou não só ao embargo da liberação desse evento de soja, mas também à criação de um sistema regulatório extremamente complexo para a realização de experimentos de campo, e até mesmo em condições de casa de vegetação. Para que um experimento fosse realizado, passou a ser necessária a confecção de normas para emissão de uma série de aprovações e certificados emitidos por órgãos dos Ministérios do Meio Ambiente, Saúde, Agricultura e Ciência e Tecnologia. Após o ano 2000, por um período de cerca de quatro anos, a realização de experimentos com plantas transgênicas no Brasil se tornou um processo impeditivo. Isso gerou impactos significativos no desenvolvimento científico e tecnológico, formação de pessoal, investimentos etc. Os principais problemas existentes na lei de biossegurança somente foram resolvidos com a edição da nova lei em 2005. Eu e vários outros cientistas tivemos um papel importante no Congresso Nacional para elaboração dessa lei. Infelizmente a mesma mobilização não aconteceu na discussão mais recente da lei de acesso ao patrimônio genético.

A grande maioria dos eventos transgênicos presentes hoje no mercado, principalmente soja, milho, algodão e canola, foram desenvolvidos por grandes empresas multinacionais. Essas empresas têm demonstrado interesse em plantas e problemas que ocorram em vários países. Essas commodities precisam passar pela aprovação do sistema regulatório global. Como esse processo é caro e complexo, o desenvolvimento de tecnologias envolvendo esses cultivos se tornou impeditivo para o sistema público de ciência e tecnologia e empresas de médio e pequeno portes. Por essa razão existem centenas de tecnologias transgênicas desenvolvidas em universidades e centro de pesquisa em várias partes do mundo que poderiam gerar enormes benefícios aos produtores (http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/), mas que provavelmente não chegarão a ser cultivadas comercialmente. Entretanto, algumas dessas tecnologias começam a ser aprovadas para uso local. Esse deve ser um caminho para que eventos de cultivos locais possam finalmente gerar benefícios aos produtores.

Esses eventos transgênicos precisam de aprovação apenas do sistema regulatório nacional, uma vez que são cultivados em um determinado país e não são exportados. Algumas dessas tecnologias foram totalmente geradas pelo setor público, como os mamoeiros resistentes ao vírus-da-mancha-anelar (cultivado nos USA desde 1998), e o feijoeiro resistente ao mosaico-dourado (desenvolvido pela Embrapa). Além dessas, podemos citar a cana-de-açúcar resistente à broca (desenvolvida pelo Centro de Tecnologia Canavieira) e recentemente aprovada pela CTNBio.

Outras tecnologias vêm sendo desenvolvidas, como o arroz dourado (arroz enriquecido com pró-vitamina A) e o feijão-caupi resistente a insetos. Esse último foi gerado pelo CSIRO na Austrália e espera-se que seja cultivado comercialmente na Nigéria em breve. Recentemente a Universidade de Tecnologia de Queensland (Austrália) desenvolveu uma banana Cavendish resistentes ao mal-do-Panamá. Essa banana começou a ser testada no campo em Uganda. Há também uma série de tecnologias geradas por empresas de menor porte, como os cravos e rosas das empresas Florigene (Austrália) e Suntory (Japão), a maçã da Okanagan (USA), a cana-de-açúcar da PTPN XI (Indonésia) e a berinjela desenvolvida pela MAHYCO, atualmente cultivada em Bangladesh. O que essas empresar têm em comum é exatamente o fato de buscarem desenvolver tecnologias que envolvam cultivos locais.

Empresas e instituições têm que lidar com biotecnologias inovadoras que precisam ser testadas quanto à segurança para a saúde humana, animal, meio ambiente e agricultura antes que possam ser cultivadas comercialmente. Também existem barreiras comerciais, políticas e psicológicas a serem superadas. Um exemplo interessante é o do mamoeiro resistente ao vírus-da- mancha-anelar. Mamoeiros transgênicos foram gerados para resistir a diversas estirpes desse vírus nos Estados Unidos, Jamaica, Venezuela e Tailândia. Apesar das plantas mostrarem uma resistência muito efetiva a uma doença severa para a cultura do mamoeiro, apenas nos Estados Unidos uma dessas linhagens foi aprovada e passou a ser cultivada comercialmente desde 1998. Alguns fatores contribuíram para a rápida adoção dessa tecnologia somente nos Estados Unidos: rapidez no desenvolvimento e liberação comercial, colaboração estreita entre os pesquisadores e a indústria, sistema regulatório adequado e a capacidade de aceitar riscos, ainda que pequenos. Esse último fator, que eu chamo de superação da “síndrome do primeiro passo”, talvez explique por que essas tecnologias, como de resto muitas outras biotecnologias inovadoras, floresceram naquele país. Um exemplo disso foi a autorização para uso emergencial de anticorpos experimentais produzidos em plantas de fumo para serem usados em missionários americanos infectados por vírus Ebola na África. Esses anticorpos fazem parte de uma tecnologia chamada ZMapp que ainda não havia passado por qualquer teste clínico. Será que essa autorização ocorreria em países como o Brasil?

Passados mais de 20 anos desde a liberação comercial das primeiras tecnologias transgênicas, nenhum efeito negativo para a saúde humana ou meio ambiente diferente dos observados pelas plantas convencionais foi reconhecido pela comunidade científica internacional. Essa tecnologia tem sido considerada segura, desde que corretamente utilizada, por academias de ciências de dezenas de vários países, Organização Mundial da Saúde, centenas de organizações científicas independentes e mais de uma centena de cientistas ganhadores do Prêmio Nobel. A agricultura enfrenta agora situações extremas em que precisa produzir mais e com melhor qualidade em um ambiente desafiador de escassez de água e terra arável, aumento de pragas e condições climáticas gradativamente mais adversas. Então, a importância do melhoramento de plantas deverá ser cada vez maior no sentido de adaptar os cultivos a esses ambientes e às necessidades da sociedade. As plantas biotecnológicas podem ajudar no desenvolvimento de uma agricultura mais sustentável. Essa tecnologia não é uma panaceia, mas faz parte da solução e não do problema.

Autor: Francisco José Lima Aragão

Fonte: EMBRAPA, Olhares para 2030

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa)

Engenheiro-Agrônomo, doutor em Biologia Molecular, pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, pesquisador 1A do CNPq, membro da Academia Brasileira de Ciências, comendador da Ordem Nacional do Mérito Científico e editor associado das revistas The Plant Genome (Crop Science Society of America), GM Crops & Food (Taylor & Francis), Frontiers in Plant Science (Plant Biotic Interactions) e Anais da Academia Brasileira de Ciências. É professor orientador em cursos de pós-graduação da Universidade de Brasília (UnB) e Unicamp. Ganhador da medalha RedBio e do Prêmio Peter Muranyi.

Texto originalmente publicado em:
EMBRAPA
Autor: Francisco José Lima Aragão

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