"Por que nós temos que aprender isto?" Uma nova genética para os estudantes do século 21

O ensino de genética sempre foi um grande desafio para qualquer professor. Não é a toa que poucos são os estudantes que se interessam por este tema ao procurar um curso na área das ciências biológicas, ou que muitos iniciantes abandonam o barco pelo caminho. Somado a isso, se avaliarmos o nível de aprendizado, ao final dos cursos básicos de genética, vemos o quão superficial foi o conhecimento adquirido. 

Em artigo recente, publicado na revista PLoS Biology (‘‘Why Do We Have to Learn This Stuff? ’’- A New

Genetics for 21st Century Students), Rosemary J. Redfield pontua que "...although students learned to solve our genetic analysis problems, their ability to think scientifically didn’t noticeably improve and they didn’t seem to understand much genetics. For example, although most students’ test results showed that they could predict and interpret phenotypes in crosses, conversations at office hours and tutorials revealed that they had only very unconventional ideas about how gene products interact to determine phenotype ... And although they could reproduce the stages of meiosis, map genes in three-factor crosses, and diagram meiotic recombination in complex inversion-heterozygotes, most had no idea how or why homologous chromosomes pair and recombine."

A reavaliação constante do processo de ensino é um ponto crucial para que os objetivos sejam alcançados e não só cientistas capazes de pensar criticamente sejam formados, mas também profissionais de todas as áreas biológicas e da saúde possam consolidar fundamentos básicos que permeiam todas as áreas de ensino. No mesmo artigo de Rosemary há uma sugestão de um programa para um curso de genética capaz de atingir os objetivos. Entretanto, também é necessário considerar as diferenças entre turmas, diferentes necessidades, entre outros aspectos, para que o conhecimento possa ser consolidado e faça sentido para o aprendizando.

Suggested Syllabus for a 21st Century Genetics Course
1. Personal genomics
2. Natural genetic variation in populations (humans and others)
3. Structure and function of genes and chromosomes
4. Genetic variation arises by mutation
5. Genetic variation and evolution (selection for function, phylogeny, homologs, gene families)
6. How genes affect phenotypes: pathways, regulatory interactions, heterozygosity, dominance effects (several classes)
7. Genetic variation also arises by chromosome reassortment and homologous recombination
8. Mitosis and meiosis: mechanisms and genetic consequences (several classes)
9. Mating: mechanisms and genetic consequences
10. Linkage and sex linkage
11. Genetic analysis: investigating gene action using inheritance of simple (‘‘Mendelian’’) alleles and phenotypes in crosses and pedigrees (several classes)
12. Organelle genetics
13. Epigenetic inheritance
14. Genome structure, function and evolution; causes and consequences of chromosomal changes (several classes)
15. Phenotypic effects of natural genetic differences, heritability
16. Genome-wide association studies and related studies linking genes to phenotypes (several classes)
17. Genetics of cancer; inheritance of alleles affecting risk

Leia o artigo completo de Rosemary J. Redfield no link: ‘‘Why Do We Have to Learn This Stuff? ’’ - A New Genetics for 21st Century Students

Software Sequence Scanner

O software Sequence Scanner é um software gratuíto para análise de dados de sequenciamento. Através deste software é possível visualizar, editar, imprimir e exportar os dados analisados. O software gera ainda uma série de relatórios atráves dos quais é possível checar, rapidamente, a qualidade geral das sequências analisadas.          
É possível ainda:
·Visualizar todas as miniaturas dos dados brutos das amostras e organizar os dados por qualidade
·Visualizar simultaneamente o dado analisado e o dado bruto de uma mesma amostra
·Exportar os eletroferogramas em formatos .pdf e .jpg
·Etc


Dados gerados em qualquer uma das plataformas de sequenciamento Life Technologies podem ser abertos no Sequence Scanner, para isto, basta que os arquivos tenham sido pré-analisados no software Sequencing Analysis ou no proprio software Data Collection do sequenciador, a medida que os dados vão sendo gerados.
Leia mais sobre o software e faça o download no link: Software Sequence Scanner
Conheça e faça o download de outros programas da Life Technologies: Life Technologies softwares.

Começa corrida pelo genoma humano de US$ 1.000

Foi dada a largada para o Prêmio X da área de genômica, que oferece US$ 10 milhões à primeira equipe de cientistas que conseguir ler o DNA completo de cem pessoas com 100 ou mais anos de idade, gastando apenas 30 dias e US$ 1.000 ou menos por genoma, informa a rede britânica BBC.

A primeira equipe a se inscrever oficialmente no prêmio é a do cientista Jonathan Rothberg, da Life Technologies. O início da corrida, porém, só acontece em setembro do ano que vem. A expectativa dos cientistas é usar os dados do DNA dos idosos para entender os fatores biológicos que favorecem a longevidade.

Os Prêmios X já são uma tradição em várias áreas das inovações tecnológicas -- na década passada, por exemplo, um deles foi oferecido para quem conseguisse demonstrar a viabilidade de naves privadas para o voo suborbital, hoje próximo do uso para turistas.

No caso da genômica, um dos responsáveis pelo Prêmio X é o cientista americano Craig Venter, cuja antiga empresa, a Celera, empatou com um consórcio público na corrida por "soletrar" o primeiro genoma humano no ano 2000.

MANIFESTO DA SBG SOBRE CIÊNCIA E CRIACIONISMO

A Sociedade Brasileira de Genética (SBG) vem a público comunicar que não existe qualquer respaldo científico para ideias criacionistas que vêm sendo divulgadas em escolas, universidades e meios de comunicação. O objetivo deste comunicado é esclarecer a sociedade brasileira e evitar prejuízos no médio e longo prazo ao ensino científico e à formação dos jovens no país.
A Ciência contemporânea é a principal responsável por todo o desenvolvimento tecnológico e grande parte da revolução cultural que vive a sociedade mundial. A Biologia do século XXI começou a se fundamentar como uma Ciência experimental bem estabelecida com a publicação das primeiras ideias sobre Evolução Biológica por Charles Darwin e Alfred Wallace, em meados do século XIX. Esta Teoria científica unifica todo o conhecimento biológico atual em suas várias disciplinas das áreas da saúde, ambiente, biotecnologia, etc. Além disso, a Teoria Evolutiva explica, com muitas evidências e dados experimentais, a origem e riqueza da biodiversidade, incluindo as espécies existentes e extintas, de nosso planeta.
Como as Teorias de outras áreas da Ciência, como Física (Gravitação, Relatividade, etc) e Química (Modelo Atômico, Princípio da Incerteza, etc), a Evolução Biológica está fundamentada no método científico, investigando fenômenos que podem ser medidos e testados experimentalmente. O processo científico é contínuo, incorporando constantemente as novas descobertas e aprofundando o conhecimento humano sobre os seres vivos, a Terra e o Universo. É isso que temos visto acontecer com o estudo da Evolução Biológica nos últimos 150 anos, período no qual uma enorme quantidade de dados confirmou e aprimorou a proposta original de Darwin e Wallace.  No entanto, as perguntas e as causas sobrenaturais não fazem parte do questionamento hipotético e nem das explicações em todas as Ciências experimentais modernas. Por exemplo, a pergunta “Deus existe?” pode ser discutida por filósofos e cientistas (como pessoas com diferentes crenças, opiniões e ideologias), mas não pode ser abordada e respondida pela Ciência.
Frequentemente são divulgados fenômenos que não podem ser explicados por uma Ciência devido a limitações do conhecimento no século XXI, tal como a gravidade no nível atômico, algumas propriedades da molécula da água ou a evolução das primeiras formas de vida há mais de 3,5 bilhões de anos. Para temas como estes, algumas pessoas argumentam com variantes de uma clássica falácia: “se a Ciência não explica, é porque a causa é sobrenatural”. Este argumento é utilizado por inúmeros criacionistas, incluindo os adeptos da Terra Nova, da Terra Antiga e da crença do Design Inteligente. Curiosamente, algumas dessas versões criacionistas se apresentam ao grande público como produto de “estudos científicos avançados”, como se fossem parte da atividade discutida em congressos científicos em diversos países, no Brasil inclusive. Nessas versões, a Teoria Evolutiva é deturpada, como se pouco ou nenhum trabalho científico tivesse sido efetuado desde sua proposta há mais de 150 anos, demonstrando um total desconhecimento dos milhares de resultados e evidências que consolidam essa Teoria. Alguns raros criacionistas são cientistas produtivos em suas áreas específicas de atuação, que não envolvem pesquisas na área da Evolução Biológica. Mas quando abordam o criacionismo, falam de sua crença particular e não das pesquisas que estudam e publicam. Como perguntas e explicações criacionistas não podem ser testadas pelo método científico, estes pesquisadores estão apenas emitindo uma opinião pessoal e subjetiva, motivada geralmente por uma crença religiosa.
Com o objetivo de informar à sociedade, inúmeros cientistas, filósofos e educadores da área biológica têm apresentado várias críticas substantivas às diferentes versões criacionistas, demonstrando seus alicerces na crença e não no questionamento científico, erros elementares e significativas falhas conceituais em sua formulação, a falta de evidências, assim como deturpações dos fatos e métodos científicos. Essas críticas têm sido divulgadas no Brasil e em vários países, sendo que algumas podem ser lidas nos sites da internet indicados abaixo. Reconhecendo que a divulgação destas ideias criacionistas representa uma deterioração na qualidade do ensino de Ciências, a Sociedade Brasileira de Genética (SBG) vem aqui ratificar que a Evolução Biológica por Seleção Natural é imensamente respaldada pelas evidências e experimentações nas áreas de Genética, Biologia Celular, Bioquímica, Genômica, etc. Além disto, reiteramos que, como qualquer outra Teoria científica, a Evolução Biológica tem sido remodelada com a incorporação de várias novas evidências (incluindo da área de Genética), tornando suas hipóteses e explicações mais complexas e robustas a cada ano, desde a primeira publicação de Charles Darwin em 1859.
Esta manifestação da SBG visa comunicar de forma muito clara à Sociedade Brasileira que não existe qualquer respaldo científico para ideias criacionistas (incluindo o Design Inteligente) que têm sido divulgadas em algumas escolas, universidades e meios de comunicação. Entendemos que explicações baseadas na fé e crença religiosa, e no sobrenatural podem ser interessantes e reconfortantes para muitas pessoas, mas não fazem parte do conteúdo da pesquisa ou de disciplinas científicas nas áreas de Biologia, Química, Física etc. Ao lado do respeito à liberdade de crença religiosa, deve ser também observado o respeito à Ciência que tem enfrentado todo tipo de obscurantismo político e religioso, de modo similar às situações vividas por Galileu Galilei e o próprio Charles Darwin. Mesmo com toda a limitação do método científico e dos recursos tecnológicos em cada época, a Ciência alargou o conhecimento humano e o entendimento científico dos mais diversos fenômenos. A SBG reitera os princípios que vem defendendo ao longo de seus 58 anos de existência e reafirma que o ensino da Ciência, em todos os níveis, deve se dedicar à sua finalidade precípua, em respeito ao ditame constitucional da qualidade da educação, sem deixar-se perverter pela pseudociência e pelo obscurantismo político ou religioso.
Alguns criacionistas também utilizam o argumento de que a Ciência brasileira é retrógrada (ou “tupiniquim”, como a chamam), afirmando que o criacionismo é “aceito” no exterior, mas a Ciência é unânime em todos os países sobre este assunto, o que pode ser verificado no final deste documento em vários textos parecidos com este, sancionados por organizações científicas e educacionais de várias partes do mundo.
Concluímos que, embora o criacionismo possa ser abordado como explicações não científicas em disciplinas de religião e de teologia, estas versões criacionistas não podem fazer parte do conteúdo ministrado por disciplinas científicas. Entendemos que o ensino científico de boa qualidade no Brasil e em outros países depende da compreensão da metodologia científica, de suas potencialidades e de suas limitações, além da discussão de evidências e dados experimentais. No entanto, interpretações e ideias pseudocientíficas (criacionismo, astrologia etc) prejudicam seriamente o Ensino Científico de qualidade e o desenvolvimento do país.

Documentos oficiais divulgados por organizações científicas e educativas

Resolução da Associação Americana para o Avanço das Ciências (AAAS - EUA)
www.aaas.org/news/releases/2002/1106id2.shtml

Texto oficial da National Academies dos EUA que congrega a Academia Nacional de Ciências (NAS), Academia Nacional dos Engenheiros, Instituto de Medicina e Conselho Nacional de Pesquisas 
http://nationalacademies.org/evolution/IntelligentDesign.html

Centro Nacional para Educação Científica (NCSE - EUA)
http://ncse.com/creationism

Academia Australiana de Ciências (Austrália)
http://www.science.org.au/policy/creation.html

Conselho de Ciências do Reino Unido
http://www.sciencecouncil.org/content/scientific-opinion-creationism-and-intelligent-design

Centro Britânico para Educação Científica (Reino Unido) – destacando a estratégia criacionista na imprensa e escolas, tentando deturpar o ensino científico
http://www.bcseweb.org.uk

Sociedade Internacional sobre Ciência e Religião (Reino Unido) 
http://www.issr.org.uk/issr-statements/the-concept-of-intelligent-design

Ensinando Ciência – artigo da UNESCO sobre importância dos princípios e conceitos científicos na educação
http://www.ibe.unesco.org/fileadmin/user_upload/Publications/Educational_Practices/EdPractices_17po.pdf

Laboratório da FCM-Unicamp lança site para agendamento de equipamentos

Agência FAPESP – O Laboratório Multiusuário de Análise Molecular Tecidual Multimodal da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) lançou um site para agendamento dos equipamentos multiusuários destinados a pesquisadores, alunos e professores da comunidade interna e externa da universidade.

O laboratório, que ocupa uma área de 250 metros quadrados, conta com equipamentos que permitem a análise de tecidos obtidos de biópsias, cirurgias, modelos animais e outros.

A coordenação é de Íscia Lopes-Cendes, professora do Departamento de Genética da FCM. As responsáveis pelo agendamento são a bióloga Luciana Bonadia e Sônia Neves Romeu Silva, secretária do Laboratório de Neuroimagem do Hospital de Clínicas da Unicamp.

De acordo com a FCM, antes de lançar o site foram feitos vários testes, de forma bem criteriosa e profissional, para facilitar a navegação e agendamento dos horários. Para cada equipamento, há um descritivo e as regras de uso.

O agendamento é bem simples. “Não damos prioridade para ninguém, desde que se cumpram os requisitos mínimos exigidos para a utilização de cada equipamento. Temos sempre duas pessoas de plantão, por aparelho, para responder os e-mails e esclarecer dúvidas”, explicou Bonadia.

Dentre os equipamentos oferecidos pelo laboratório estão o analisador genético para sequenciamento e genotipagem (ABI 3500xL), o forno de hibridização (GeneChip 645), o microscópio e microdissecador, o PCR em tempo real (ABI 7500), o sistema OpenArray para genotipagem e expressão e o Tissue Microarray (TMA).

O sistema de microdissecação com microscópio, por exemplo, é uma plataforma integrada que automatiza o rastreamento, a identificação, a aquisição e o manuseio de amostras de DNA, RNA ou proteínas.

Os equipamentos foram adquiridos no âmbito dos editais multiusuários da FAPESP e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).

Em 2011, a FAPESP aprovou o investimento de R$ 159 milhões para compra de cerca de 250 equipamentos multiusuários para pesquisas científicas. A aquisição dos equipamentos tem atualizado os laboratórios de instituições de ensino superior e de pesquisa no Estado de São Paulo, equiparando-os aos mais modernos no mundo.

A relação dos instrumentos, com dados georreferenciados para sua localização no Estado, está disponível no site do Programa Equipamentos Multiusuários (www.fapesp.br/emu). A publicação on-line amplia a capacidade de emprego desses equipamentos em projetos de pesquisa científica e tecnológica realizados por pesquisadores do Brasil, da América Latina e também de outros países.

“Esses equipamentos são sofisticados e a manutenção é cara. Não faz sentido ficarem restrito a um laboratório ou a grupo fechado de pesquisadores. É preciso incentivar as pessoas a utilizar esses equipamentos e tornar as pesquisas de diferentes grupos biomédicos competitivas internacionalmente”, disse Lopes-Cendes.

Para quem é de fora da Unicamp há no site um mapa para localização, os nomes dos pesquisadores que atuam no laboratório, notícias e endereços eletrônicos de interesse comum da comunidade científica. A ideia é de que o site cresça e que o Laboratório Multiusuário de Análise Molecular Tecidual Multimodal abrigue novos equipamentos de pesquisa.

Mais informações: www.laboratoriomultiusuario.com.br

Introduzindo o BigDye Direct Cycle Sequencing Kit

Mesmo em áreas tradicionais e a bastante tempo consolidadas, a Life Technologies continua  com seu perfil inovandor, desenvolvendo novos produtos e soluções que facilitam o trabalho dos nossos clientes. Nesse sentido, no inicio do ano passado foi lançado um novo kit de sequenciamento pelo método de Sanger, chamado de BigDye Direct Cycle Sequencing Kit, que pode ser usado em protocolos que antes usavam o BigDye Cycle Sequencing Kit.

Para uso deste kit, é necessário que os primers que amplificam o fragmento da ser sequenciado (primers da PCR) sejam desenhados com uma cauda M13 foward e M13 reverse. Estas caudas servirão como alvos para a hibridização dos primers da reação de sequenciamento (primers universais M13F e M13R), que também fazem parte do kit. Utilizando esta abordagem é possivel ter uma resolução maior do inicio da sequência, um resultado semelhante ao obtido com o BigDye v1.1 e polímero POP-6, mas usando o POP-7, com um tempo de corrida cerca de 50% menor.

O kit ainda apresenta resultados muito satisfatórios no sequenciamento de regiões ricas em AT e GC e em regiões de homopolímeros.

A maior inovação deste novo kit é a possibilidade de realizar a purificação do produto de PCR e a reação de sequenciamento em um único passo. Utilizando este kit o cliente vai direto da reação de de PCR para a reação de sequenciamento, sem passar por etapas de purificação e quantificação do produto de PCR, diminuindo seu tempo de manuseio de amostra e o gasto com consumíveis. O gasto diminui ainda mais quando se leva em consideração que o mix para a reação de PCR também faz parte o kit, o cliente precisa apenas dos primers da reação de PCR e da amostra para fazer o sequenciamento.

Somando todos os passos, é possivel diminuir em 40% o tempo de workflow, desde a amplificação por PCR até a obtenção da sequência.

Comece a usar a outra metade do seu sequenciador

Seu sequenciador faz muito mais que sequenciar.  A Análise de Fragmentos através de eletroforese capilar é uma técnica que permite a detecção do tamanho de fragmentos amplificados por PCR, utilizando iniciadores marcados com fluorescência. Esta técnica é usualmente empregada na análise de microssatélites, para os estudos de identificação de marcadores moleculares de doenças, estudos populacionais, determinação de paternidade, genética forense, etc. A eletroforese capilar substitui sistemas de detecção como os géis de poliacrilamida e até mesmo o gel de agarose, facilitando e simplificando o trabalho através de um sistema automatizado para a eltroforse e um conjunto de softwares para análise dos resultados, diminuindo os vieses associados à análise de fragmentos.

Muitas outras técincas utilizam a análise de fragmentos como princípio, como por exemplo, o SNaPshot, usada na genotipagem de SNPs. Os SNPs são polimorfirmos de nucletídeo único, cuja frequência, no genoma humano, é de cerca de 1 a cada mil pares de base. Muitos SNPs contribuem para as diferenças fenotípicas interindividuais, susceptibilidade a doenças e a resposta ao uso de medicamentos (farmacogenômica e famacogenética).

Fig. Princípio da técnica de SNaPshot

A técnica de SNaPshot® é baseada na extensão de um único nucleotide marcado com fluorescência (ddNTP), utilizando iniciadores não marcados. Nesta técnica, a região contendo o(s) SNP(s) a serem avaliados é amplificada por PCR e o produto de PCR  é submetido a uma reação de SNaPshot, na qual um primer hibridiza na região justaposta ao SNP e o dideoxinucleotídeo (ddNTP) complementar é incorporado pela polimerase. Após a reação de SNaPshot o produto é misturado com a formamida e o size standard e submetido á eletroforese capilar para identificação do ddNTP incorporado. Através desta técnica, é possível genotipar até 10 SNPs previamente descritos em uma reação multiplex. Os primers para os doferentes SNPs diferem em tamanho através da adição de uma cauda (poli A, poli T, etc) à extremidade 5`.   O genótipo de cada SNP é determinado pela cor observada, após a reação de SNaPshot.

Fig. Exemplo de dado de SNaPshot®

O SNaPshot é uma técnica robusta, que utiliza o princípio do sequenciamento de Sanger (incorporação de um ddNTP pela DNA polimerase), e que permite ao pesquisador analisar mais de 23 mil SNPs por dia em uma única plataforma 3730xl.

Análises de BAC fingerprinting e metilação também podem ser realizadas usando o sistema SNaPshot ®.

Leia mais sobre genotipagem de SNPs em: SNP genotyping

Além disso, a Análise de Fragmentos também é utilizada em outras aplicações como: AFLP, MLPA, Perda de Heterosigozidade (LOH), T-RFLP, SSCP, etc, que são usadas em diferentes áreas da pesquisa e diagnóstico clínico, confira no site da Life Technologies:

Sample Type	Research Type	Diagnostic Tool
DNA Fragment Analysis	Epigenetic Analysis	IVD Instruments
RNA Fragment Analysis	Cancer Research	Pathogen Detection
	Genetic Disease Research	Transplant Diagnostics
	Agriculture Biology Research
	Pathogen Detection and Analysis
	Food Testing
	Human Identification (HID)
	HLA Typing

AFLP é uma técnica de alta sensibilidade na qual o DNA genômico do organismo de interesse é digerido com enzimas de restrição e ligado a adaptadores para posterior amplificação utilizando primers que são complementares aos adaptadores e que são marcados com uma fluorescência. Através dessa técnica é possível identificar padrões de bandas (fingerprints) para um determinado indivíduo, dado que pode ser usado, por exemplo, para uma comparação com o perfil observado em outros individuos, com o intuito de determinar o grau de parentesco entre os mesmos. Alem disso os dados de AFLP também podem ser usados para monstar mapas genéticos de novas espécies, estudos moleculares filogenéticos, estudos de ligação, etc.

Fig. Workflow da técnica de AFLP

MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) é uma técnica de PCR multiplex, que utiliza o princípio da análise de fragmentos para avaliação dos resultados. Muito usada no estudo de disturbios congenitos e hereditários que envolvem variações no número de cópias de alguns genes, como as sindromes, essa técnica baseia-se na hibridização e ligação de sondas alvo-específicas, seguida pela amplificação por PCR usando primers marcados com fluorescência, que são complementares a sonda. Essa técnica também é usada em estudos de metilação do DNA, quantificação de RNA mensageiro (mRNA), perfil tumoral, etc.

Fig. Workflow da técnica de MLPA

Leia mais sobre os fundamentos da análise de fragmentos e tenha acesso a literatura especializada no site: Fragment Analysis - Life Technologies

Para mais informações sobre a técnica de MLPA, visite o site da MRC-Holland, detentora da patente desta tecnologia: MLPA - MRC-Holland