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(No Transcript)
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Produtos naturais de organismos marinhos e suas
aplicações em Biotecnologia
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"Biotecnologia significa qualquer aplicação
tecnológica que use sistemas biológicos,
organismos vivos ou derivados destes, para fazer
ou modificar produtos ou processos para usos
específicos."
Poderíamos simplificar a definição anterior
dizendo que Biotecnologia é a utilização de
agentes biológicos para prover bens e assegurar
serviços.
Quais "agentes biológicos" ? Quais os
conhecimentos básicos necessários? Que devemos
entender por "bens" ou "serviços" ?
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Microbiologia, Bioquímica, Genética, Engenharia,
Química, Informática CONHECIMENTO
Microrganismos, Células e Moléculas (Enzimas,
Anticorpos, DNA, etc.) AGENTES BIOLOGICOS
BIOTECNOLOGIA
Alimentos, Bebidas, Produtos Químicos, Energia,
Produtos Farmacêuticos, Pesticidas, etc. BENS
Purificação da água, Tratamentos de resíduos,
Controle de poluição, Produção de fármacos, etc.
SERVIÇOS
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IMPACTO DA BIOTECNOLOGIA NOS DIVERSOS SETORES
SETORES SETORES BENS OU SERVIÇOS OBTIDOS POR BIOTECNOLOGIA
AGRICULTURA AGRICULTURA Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas de plantas ou de árvores, plantas transgênicas, etc.
ALIMENTAÇÃO ALIMENTAÇÃO Pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína unicelular, aditivos, etc.
INDÚSTRIA QUÍMICA Butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas, metais, etc.
INDÚSTRIA ELETRÔNICA Biossensores, etc.
INDÚSTRIA ENERGIA Etanol, biogás, etc.
MEIO AMBIENTE MEIO AMBIENTE Recuperação de petróleo, tratamento do lixo, purificação da água, etc.
PECUÁRIA PECUÁRIA Embriões, animais transgênicos, etc.
SAÚDE SAÚDE Antibióticos, hormônios e outros produtos farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes para diagnóstico, células-tronco e novos tratamentos, etc.
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BIOTECNOLOGIA PASSADO E FUTURO

• BIOTECNOLOGIA CLASSICA (ATE DECADA DE 70)
• Processamento de alimentos e agroindústria
• BIOTECNOLOGIA MODERNA
• Engenharia genética (DNA recombinante e
  cultura de tecidos)

Agora, torna-se possível "convencer " uma célula
a fazer algo para o qual ela não estava
programada.
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(No Transcript)
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Em alguns casos, como os da insulina e do
hormônio do crescimento, a inovação consiste em
substituir os métodos de obtenção tradicionais.
Em outros casos, como o dos anticorpos
monoclonais, trata-se de produtos inteiramente
novos.
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BIOTECNOLOGIA MARINA
Porque a importância da biotecnologia marinha?
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AMBIENTE MARINHO

• Elevada diversidade
• Os 36 filos animais estão representados nos
  mares e oceanos, só dois filos sem representantes
  marinhos (Pentastomida e Onychophora)
• 16 filos exclusivamente marinhos
• Mais do 80 dos organismos que habitam a Terra
  se encontram só nos ecossistemas aquáticos, e se
  conhece muito pouco sobre suas características
  bioquímicas.
• Diversidade ainda pouco conhecida, áreas
  inexploradas

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IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO
PRODUTIVIDADE
www.almediam.org/images/Noticias/Fondos_010.jpg

• Prados de Fanerógamas
• Recifes de Corais
• Manguezais

www.cra.ba.gov.br/.../principal/mangue.jpg
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IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO

• PRODUÇÃO DE OXIGÊNIO
• - Década de 70 Amazônia como pulmão do
  planeta
• - A amazônia produz mas também consome muito
• - As algas marinhas são as principais produtoras
• - Assim....

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IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO
O mar é o verdadeiro pulmão do planeta
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IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO

• ECONÔMICAS
• 80 da população vive a menos de 200 km da costa
• centros urbanos e turismo

- Importante área de lazer
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• ECONÔMICAS
• Pesca
• ainda artesanal
• fonte de alimento e empregos

• Transporte Marítimo
• 95 do comércio exterior
• Em 2004 US 160 bilhões
• US 7 bilhões em fretes (só 3 são nacionais)

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• ECONÔMICAS
• Petróleo
• 80 do petróleo nacional (1,4 milhões de barris)
• em 2005 significava US 30 bilhões
• sem ele o país pararia

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• ECONÔMICAS
• Riquezas minerais
• nódulos polimetálicos
• exploração inviável atualmente
• futura fonte de riquezas

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• ECONÔMICAS
• Outros produtos
• indústria de cosméticos
• indústria alimentícia
• jóias
• fármacos

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• Porque procurar no mar o que poderíamos achar na
  terra??
• Que tem os bichos do mar que não tem os bichos
  da terra??

Vs
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TERRA ÁGUA - Cambia o meio (?
solubilidade, densidade) - Meio e veículo
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• PENSEMOS UM POUCO...
• Existem animais sedentários ou sésseis no meio
  terrestre??
• Existe problema de espaço no meio terrestre??
• Tem muito substrato útil no meio marinho??
• Então, pouco espaço, 80 dos organismos viventes
  no mar,
• organismos sésseis ou sedentários, como
  competir??
• Como evitar a predação, como defender o
  território, como
• garantir a fecundação, como achar um
  parceiro, como sobreviver
• sem poder sair do local????

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• Química é a melhor ferramenta utilizada para
  atuar no mar
• Metabólitos primários
• comuns a todos os seres vivos
• aminoácidos, lipídeos, carboidratos, clorofila
• Metabólitos secundários
• - terpenos, alcalóides, esteróides, peptídios
  cíclicos
• não tem distribuição universal nos grupos gtgtgt
  quimiotaxonomia
• são importantes para a sobrevivência e a relação
  com o entorno
• não tem função metabólica direta aparente
• alelopatia

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esponjas
Algas
cnidários
Pólipos ou medusas???
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PRODUTOS NATURAIS DE ORIGEM MARINHO

• Mas de 4000 anos de uso da água marinha como
  produto terapêutico
• Nefertitis gtgt antibiótico natural
• contra a bactéria Clamidia que afetava
• seu olho gtgt limos marinhos do Delta
• do Nilo
• Talassoterapia gtgtgt Hipócrates
• Um ramo da medicina que trata de utilizar todos
  os elementos do
• meio marinho (agua, ar, areia, lodos, limos e
  algas) com fins
• terapêuticos.

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ESPONJAS
? A tintura da esponja tostada (Spongia D)
foi utilizada em homeopatia para estimular a
glândula tiróides, dando lugar a queima de
gorduras pelo organismo. E um medicamento
homeopático elaborado por PhytoEsp a partir da
esponja tostada, que está indicado para o
controle da adiposidade causada por disfunções
endócrinas.
? Dysidea avara e Geodia cydonium, são dois
esponjas da zona intermareal. Produzem
metabólicos para sua defesa entre os que se
encontram o AVAROL e a AVARONA, que tomam o
nome do epíteto específico da esponja. E um
metabólico secundário com provada atividade
antiinflamatória, antibacteriana, antitumoral,
antileucémica, antiviral e do que se estão
realizando ensaios anti-SIDA. Pela sua ação
antiinflamatória e anestésica se utiliza no
tratamento da psoriarise. ? O ARA-A, se obtém
também de Dysidea, e se comercializa nos
Estados Unidos como antiviral.
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? Halycondria sp. Isohomohalichondrina, é outra
molécula bioativa que também se extrai desta
esponja estudada pelos Laboratórios PharmaMar
(ZELTIA), com grande potencial in vitro e cuja
ação interfere a união do GTP (Guanosina Tri
Fosfato) à tubulina (dos fusos mitóticos). Se
esta ensaiando sua ação sobre leucemias, câncer
de pulmão, hepatoma, linfoma, cânceres de cólon e
de ovário, melanoma. Seu estudo se encontra em
estado preclínico.
Outras substancias investigadas pela PharmaMar
que tem sua origem em diversas esponjas são ?
Crambescidina. Apresenta um mecanismo citotóxico
de elucidação. Indicação potencial em melanoma e
leucemia. Estado preclínico avançado.
?Variolina, estudada como produto oncológico em
desenvolvimento já que é um potente indutor da
apoptose. Se encontra em estado preclínico
inicial.
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? Aplysina fistularis, demospongia de Venezuela,
tem uma hemolisina de 97.724 Daltons capaz de
inibir o crescimento dos fungos patógenos
Aspergillus sp., Penicillum sp., Trichophyton
rubrum e Microsporus canis. A propriedade
fungicida desta proteína poderia ser atribuída a
capacidade que elas tem de produzir, na parede
celular dos fungos, pequenas lesões que levam a
sua futura destruição. A presença de hemolisinas
em estes invertebrados marinhos poderia estar
relacionada com mecanismos de defesa.
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CNIDARIOS
- Inicio da biotecnologia marinhagtgt década de 60
? Plexaura homomalla e P. kuekenthali são
gorgonáceos onde se encontraram as
prostaglandinas. Sua ação estimula a musculatura
lisa do miométrio e dilatação cervical,
facilitando a labor de parto.
LORAM, é o nome comercial de uma prostaglandina
(prostaciclina sódica) obtida no Centro de
Química Farmacéutica de Cuba, com ação reductora
da hipertensão pulmonar. ? Pseudopterogorgia
americana, e P. elisabethae e outros corais moles
(octocorais) que vivem no Caribe, dos que se
extraem componentes de actividade terapêutica.
PSEUDOPTEROSIN, com poder antiinflamatório e
analgésico capaz de cicatrizar as feridas e
reduzir a inflamação METOPTEROSINA que está
sendo analisado pelo Centro de Biotecnología y
Biomedicina Marina de la Universidad de
California, como um possível tratamento contra a
artrite, a psoriase e asma
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A companía de cosméticos Estèe Lauder está
utilizando o extrato natural de Pseudopterogorgia
elisabethae para extrair o principio ativo de uma
linha de produtos cosméticos para a pele
? Eleutherobia sp. Outro octocoral, que vive no
Índico perto de Australia e fue descubierto em
1993 pelo Dr. Fenical (director del Centro
Scripps Center for Marine Biotechnology and
Biomedicine at the Scripps Institute of
Oceanography in La Jolla, CA. ) ELEUTHEROBIN,
obtido a partir deste octocoral é um glucósido
diterpeno patenteado com licencia de by
Bristol-Myers Squibb. E um anticancerígeno que
atua de forma semelhante ao taxol impedindo a
formação dos microtúbulos necessários para as
mitose celulares. Utilizado para tratar o câncer
de ovário O problema para a obtenção industrial é
o escasso deste tipo de coral.
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POLIQUETOS
APLICAÇÃO
A NEREISTOXINA foi isolada no ano 1934 no Japão
do poliqueto Lumbrineris heteropoda. Bloqueia a
transmissão nervosa a nível de gânglios ligados
ao sistema nervoso central, o que permitiu
finalmente a obtenção de um inseticida
comercializado no ano 1967 no Japão com o nome de
PADAM demostrou ser muito eficaz contra cepas
resistentes aos inseticidas organoclorados ou
organofosforados clássicos.
O 1,3 di-(carbamoytio)-2-dimetilaminopropano,
conhecido como hidrocloruro de CARTAP, é uma
substância química derivada da nereistoxina O
cartap é um praguicida carbámico usado a nível
mundial no controle de pragas agrícolas como a
traça do tomate Tuta absoluta e a traça dos
cítricos Phyllocnistis citrella. Além disso,
resultou ser um bom molusquicida sobre o
gastrópodo dulcícola Oncomelania hupensis para o
controle do hospedeiro intermediário de
Schistosoma japonicum
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MOLUSCOS
? Ostrea edulis, goza desde a antiguidade de fama
gratuita como afrodisíaco, os gregos comiam pó de
concha de ostra em momentos de decadência sexual.
E contam que Casanova se recuperava dos excessos
amorosos com ostras. Segundo estudos recentes o
consumo de 1 dúzia de ostras ao dia cobre as
necessidades diárias de proteínas, assim como
representa um bom aporte de oligoelementos como
ferro, cobre, cálcio e fósforo, ademais de
vitaminas A, B, C y D que são indicadas para
pessoas com anemia, inapetentes ou com
dificuldades digestivas. ? Ostrea perlifera Os
laboratórios de Hitachi Chemical, obtiveram uma
proteína bioadesiva utilizada como matriz em
cirugia.
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BIOTECNOLOGIA MARINHA NO BRASIL

• Década de 70 EEUU e Austrália, e década do 80
  Japão
• No Brasil, fora a exploração do petróleo, as
  pesquisas nessa área são incipientes. O
  verdadeiro potencial industrial e econômico como
  fator de desenvolvimento sócioeconômico é pouco
  explorado, ainda não há pesquisas cujos
  conhecimentos científicos adquiridos possam ser
  transformados em novas tecnologias que serão
  utilizadas tanto nas indústrias como para o
  desenvolvimento social e econômico do Brasil.
• EDITAL MCT/CNPq/MS-SCTIE-DECIT/CT-Saúde nº
  010/2006. Apoio às atividades de pesquisa
  direcionadas ao desenvolvimento de fármacos e
  insumos farmacêuticos a partir de algas marinhas
• HIV microbicide hope. Artigo publicado na Nature
  apresenta um forte antiviral contra o HIV
  dolabelane diterpene extraído da alga
  brasileira Dictyota pfaffii, que reduze a
  replicação do HIV em culturas celulares de ate 95
  (contra 50-60 de inibição dos antivirais do
  mercado)
• BIOMAR- Comitê Executivo para o Levantamento e
  Avaliação do Potencial Biotecnológico da
  Biodiversidade Marinha (2005)

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BIOMAR

• Coordenado pela Coordenação do Mar e Antártica da
  Secretaria de Políticas e Programas de Pesquisa e
  Desenvolvimento (SEPED) do Ministério da Ciência
  e Tecnologia (MCT).
• Ação prioritária da Comissão Interministerial
  para os Recursos do Mar (CIRM).
• Avaliar o potencial biotecnológico dos
  organismos marinhos (plantas, animais e
  microorganismos) existentes nas áreas marítimas
  sob jurisdição e de interesse nacional, com
  vistas à proteção da diversidade biológica, à
  utilização sustentável dos ecossistemas e à
  repartição justa e eqüitativa dos benefícios
  derivados da utilização dos recursos genéticos,
  contribuindo para os seus aproveitamentos
  ambiental, econômico e na área da saúde e
  bem-estar do povo brasileiro.

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ECOTONE
Grupo de Ecologia e Toxinologia Marinha do
Nordeste Coordenadores Dr. Carlos Daniel Perez
Dr. Gandhi Radis

1. Determinar e correlacionar estrutura e função de
   algumas famílias de biomoléculas de organismos
   marinhos, sobretudo invertebrados.
2. Entender os mecanismos de ação dessas moléculas.
3. Interpretar as relações ecológicas existentes por
   meio de abordagem farmacológica e molecular.
4. Transferir o conhecimento gerado pela pesquisa
   básica em Toxinologia Molecular Marinha para o
   campo da Zoologia, Ecologia e o setor
   Biotecnológico de insumos de terapêutica, de
   diagnóstico e de novos fármacos.
5. Utilizar os produtos naturais com potencial
   terapêutico obtidos como possíveis fármacos de
   interesse biomédico.

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Baba de boi (zoantídeo) Palythoa caribaeorum
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• Baseado no uso popular dos pescadores e
  comunidade litorânea
• Do muco da baba de boi como analgésico ou
  cicatrizante .
• ECOTONE começou o estudo farmacológico e
  toxicológico do zoantídeo
• Achamos efeito analgésico no extrato bruto do
  animal
• não achamos toxicidade nas amostras (indicaria
  a ausência de palitoxina)
• Começamos a estudar colônias branqueadas e não
  branqueadas
• Estudo das proteínas do muco e o efeito
  farmacológico
• encontramos ação farmacológica diferencial entre
  o muco branqueado e não branqueado (aglutinante
  das plaquetas no muco normal e coagulante no
  branqueado)
• - atualmente temos um mega-projeto financiado
  pela FACEPE que tem como objetivo estudar o
  zoantideo de vários ângulos para ter respostas
  integrativas (biblioteca de cDNA, estudo da biota
  associada ao muco por metagenomica, farmacologia
  das proteínas e metabólicos secundários, estudo
  morfológico e ecológico)
• - Foram 2 monografias, três dissertações de
  mestrado em andamento, duas publicações
  cientificas.

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OBRIGADO!!!!
cdperez_at_ufpe.br