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A importância da biotecnologia para conservação da biodiversidade
Por: Camila Cruz Freitas                                      Postado dia 13/05/2021Bióloga - Pós Graduanda em Análises Clínicas









Com a necessidade e crescimento de novas soluções tecnológicas, a Biotecnologia surge como ferramenta promissora a qual utiliza organismos vivos para formular produtos de propriedades aprimoradas que sejam aplicáveis e adotados para melhorias em nosso cotidiano, é uma ciência aplicável a diferentes campos científicos, incluindo medicina, química, biologia, física, matemática, engenharia, dentre outros, tem a capacidade de conduzir a matéria em escalas nanométricas, melhorando e aprimorando as propriedades primárias da mesma substância em micro/nanoescalas ou macroescalas, uma vez que, com a alteração do seu tamanho, os nanomateriais alteram as suas propriedades como por exemplo, estabilidade e reatividade.
Exemplo de imagem
Figura 1. Aplicações biomédicas de nanopartículas por meio da conjugação com várias frações ativas, incluindo ácidos nucléicos, peptídeos, receptores, anticorpos e pequenas moléculas. FONTE. Azharuddin, et al. 2019


Aplicando-se esta tecnologia em escala atômica e molecular, ou que tenha pelo menos uma dimensão na escala nanométrica, por exemplo, utilizando nanopartículas (lipídicas, lipossomas, polímeros catiônicos, quitosana), como vetores para veiculação de fármacos, pode-se obter detecção precoce, tratamento e diagnósticos de doenças, além de minimizar efeitos alérgicos provenientes dos fármacos convencionais, pois, estes biomateriais veiculadores atuam diretamente no sítio-específico acometido pela doença.
 
Nesse contexto, têm-se desenvolvido diferentes tipos de nanomateriais e nanossistemas para veiculação de ácidos nucleicos, por exemplo, visando ao controle de patógenos, pragas e inibir expressões gênicas de interesse em sítio-específico dos organismos vivos. Sendo esta uma vertente bastante promissora na agricultura, pois por meio destas e outras inovações, pode-se identificar e desenvolver teranósticos eficientes e precoces, nesse caso de planta-patógeno, adotando uma visão mais específica para o controle de pragas patogênicas.

A técnica de RNAi ultrapassa as linhas de pesquisa básica sobre as diferentes funções gênicas, tendo ampla aplicabilidade em diversas aplicações na área da saúde para realizar terapêuticas gênicas, em diferentes organismos vivos e é utilizada também no controle de pragas em culturas agrícolas. Com esses avanços da ciência e tecnologia é possível conhecer de perto os mecanismos e funcionalidades naturais dos ácidos nucleicos sendo possível reproduzi-los e testá-los.
Nesse contexto o conhecimento das funções terapêuticas de um RNAi, que tem a capacidade de modular a expressão gênica por exemplo, inibindo ou aumentando expressão gênica-alvo específica, pode ser reproduzida para aplicações no campo da agricultura com tecnologias inovadores que possibilitam formular nanomaterias/ nanossitemas carregadores de RNAi, oligonucleotídeos antissense, que os levam a sítios específicos com susceptibilidade de serem alvos de genes patógenos, contribuição esta muito importante para a conservação da biodiversidade e para minimizar perdas significativas em culturas populares (arroz, tomate, brássicas) dentre outras.

Recentemente, a quitosana foi expandida para o campo da transfecção de genes, e muitos resultados encorajadores foram publicados. Considerando suas características específicas no transporte do gene para a célula (Liu; Yao 2002). Ainda segundo Liu e Yao (2002), em seus estudos relataram que todo o conhecimento sobre as propriedades físico químicas e biológicas da quitosana contribuíram para seu reconhecimento e aplicação como polissacarídeo catiônico aplicado à nanotecnologia como potencial transportador de droga e genes, para reconhecimento, detecção e tratamento de diversas doenças.

Segundo Fanun (2012), microemulsões são classificadas como nanopartículas provenientes da junção de dois fluidos imiscíveis, sistemas estes que podem ser do tipo água em óleo ou óleo em água. Os sistemas de microemulsão surgiram como novos veículos para a administração de drogas, que permitem a liberação sustentada ou controlada para as vias de administração transdérmica, tópica, oral, nasal, intravenosa, ocular, parenteral e outras vias de administração de drogas. A entrega de drogas por microemulsão é uma plataforma de entrega prática para melhorar as especificidades alvo, atividade terapêutica e redução da toxicidade dos medicamentos (Fanun 2012).

Ainda com foco na terapia gênica, esta nos permite interagir com espaços diminutos cada vez mais. Pode-se manipular material genético para fins teranósticos, como por exemplo, para inibir a expressão de um gene patogênico pode-se aplicar ASO (Oligonucleotídeos antisense) ou siRNA (Pequenos fragmentos de RNA interferente), ou o contrário, superexpressando um gene fazendo entrega de DNA/RNA. Contudo, por mais eficientes que sejam estas aplicações, nos deparamos com a tarefa desafiadora de levar estas macromoléculas até o local específico dentro da célula, quer seja núcleo, quer seja citoplasma. São muitas as barreiras biológicas (extra/intracelulares) e exposições à degradações enzimáticas, dentre outras, as quais os ácidos nucleicos estão sujeitos. Devido à natureza aniônica e o peso molecular elevado a absorção celular dos ácidos nucleicos torna-se ineficiente, faz-se necessário o desenvolvimento de nanopartículas que ao mesmo tempo envolvam estas macromoléculas e realizem o delivery completo, e que posteriormente eliminem de maneira sustentável o biomaterial utilizado como transportador, isso tudo de forma eficiente e sem falhas, caso contrário, haverá insucesso no tratamento.
Imagem Bocaina

Figura 4: Representação esquemática das aplicações da nanotecnologia em ciências vegetais. (A) Engenharia nanopartículas usadas como nanocarreadores para entrega de várias cargas exógenas.FONTE. Wang et al. (2016)

Sabe-se que a terapia com base em ácidos nucleicos depende fortemente de sistemas vetoriais para veiculação destas macromoléculas, para fornecer tratamentos terapêuticos eficientes. Ainda assim, nos deparamos com diversos desafios para alcançar uma transfecção bem-sucedida às diferentes aplicações e terapias clínicas. Neste contexto, faz-se necessário aprimorar as técnicas de síntese e formulações de nanopartículas/nanossistemas que atuam como vetores de veiculação de drogas, ácidos nucleicos, dentre outros, ou até mesmo formular novos agentes de entrega, culminando elevado grau de transfecção e baixos níveis de citotoxicidade. Vale ressaltar a importância de se realizar com destreza os métodos de caracterização destas sínteses de nanopartículas, visando à adaptação e aprimoramento das características físico-químicas, estruturais, grau de eficiência de encapsulamento, polidispersividade, se coloides agregados ou dispersos, carga de superfície etc, tudo isso associado às características químicas, físicas e biológicas dos ácidos nucleicos, garantindo assim uma entrega e clínica eficientes além de segura.

A Biotecnologia aliada a Nanotecnologia têm potencial aplicabilidade em diferentes campos científicos, além de ultrapassarem a linha de contribuição para manutenção/conservação da biodiversidade. Para tanto, faz-se necessário mais estudos e aprimoramentos de técnicas, maiores investimentos para desenvolvimento de tecnologia e inovação para diferentes áreas da ciência, dentre outros fatores que atuem em prol da conservação da biodiversidade com um olhar micro visando resultados macros.

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Referências

Liu, WG, Yao, KD. (2002) Chitosan and its derivatives — a promising non-viral vector for gene transfection. Journal of Controlled Release, 83:1–11.
Fanun, M. (2012) Microemulsions as delivery systems. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 17:306–313.