Produtos naturais de organismos marinhos e suas aplicações em
Biotecnologia
"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" ?
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.
Purificação da água,
Tratamentos de resíduos,
Controle de poluição,
Produção de fármacos, etc.
BENS
SERVIÇOS
IMPACTO DA BIOTECNOLOGIA NOS DIVERSOS SETORES
SETORES
BENS OU SERVIÇOS OBTIDOS POR
BIOTECNOLOGIA
AGRICULTURA
Adubo composto, pesticidas, silagem, mudas
de plantas ou de árvores, plantas
transgênicas, etc.
ALIMENTAÇÃO
Pães, queijos, picles, cerveja, vinho, proteína
unicelular, aditivos, etc.
INDÚSTRIA
QUÍMICA
Butanol, acetona, glicerol, ácidos, enzimas,
metais, etc.
ELETRÔNICA
Biossensores, etc.
ENERGIA
Etanol, biogás, etc.
MEIO AMBIENTE
Recuperação de petróleo, tratamento do lixo,
purificação da água, etc.
PECUÁRIA
Embriões, animais transgênicos, etc.
SAÚDE
Antibióticos, hormônios e outros produtos
farmacêuticos, vacinas, reagentes e testes
para diagnóstico, células-tronco e novos
tratamentos, etc.
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.
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.
BIOTECNOLOGIA MARINA
Porque a importância da biotecnologia marinha?
Importância do mar
O Planeta Terra
Ou seria Planeta ÁGUA?
13.000 km de diâmetro equatorial
510 milhões de quilômetros quadrados
Mares e oceanos: 361 milhões de km2
71% da superfície do planeta é água
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
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
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....
IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE
MARINHO
“O mar é o verdadeiro pulmão do planeta”
IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE
MARINHO
 ECONÔMICAS
- 80% da população vive a
menos de 200 km da costa
- centros urbanos e turismo
- Importante área de
lazer
 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)
 ECONÔMICAS
Petróleo:
-80% do petróleo nacional
(1,4 milhões de barris)
- em 2005 significava US$ 30
bilhões
- sem ele o país pararia
 ECONÔMICAS
Riquezas minerais:
- nódulos polimetálicos
- exploração inviável
atualmente
- futura fonte de riquezas
 ECONÔMICAS
Outros produtos:
- indústria de cosméticos
- indústria alimentícia
- jóias
- fármacos
 Porque procurar no mar o que poderíamos achar na terra??
 Que tem os bichos do mar que não tem os bichos da terra??
Vs
TERRA »»»»»»»»»»»»» ÁGUA
- Cambia o meio (≠ solubilidade,
densidade)
- Meio e veículo
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????
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 >>> quimiotaxonomia
- são importantes para a sobrevivência e a relação com o entorno
- não tem função metabólica direta aparente
- alelopatia
Algas
esponjas
cnidários
Pólipos ou medusas???
PRODUTOS NATURAIS DE ORIGEM MARINHO
-Mas de 4000 anos de uso da água marinha como produto terapêutico
- Nefertitis >> antibiótico natural
contra a bactéria Clamidia que afetava
seu olho >> limos marinhos do Delta
do Nilo
- Talassoterapia >>> 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.
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.
 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.
 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.
CNIDARIOS - Inicio da biotecnologia marinha>> 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
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.
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
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.
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)
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 bemestar do povo brasileiro.
-
ECOTONE
Grupo de Ecologia e Toxinologia Marinha do Nordeste
Coordenadores: Dr. Carlos Daniel Perez
Dr. Gandhi Radis
1)
2)
3)
4)
5)
Determinar e correlacionar estrutura e função de algumas famílias de biomoléculas de
organismos marinhos, sobretudo invertebrados.
Entender os mecanismos de ação dessas moléculas.
Interpretar as relações ecológicas existentes por meio de abordagem farmacológica e
molecular.
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.
Utilizar os produtos naturais com potencial terapêutico obtidos como possíveis
fármacos de interesse biomédico.
Baba de boi (zoantídeo)
Palythoa caribaeorum
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.
OBRIGADO!!!!
[email protected]