DNA e a identidade das pessoas não estão tão entrelaçados quanto se pensava

Por The New York Times | - Atualizada às

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Cientistas têm descoberto que é muito comum um indivíduo ter vários genomas

Das aulas de biologia ao "CSI", ouvimos repetidamente que o nosso genoma é o cerne da nossa identidade. Basta ler as sequências dos cromossomos de uma única célula e aprendemos tudo sobre a informação genética de uma pessoa – ou, como a 23andMe, uma importante empresa de testes genéticos, diz em seu site, "Quanto mais você sabe sobre o seu DNA, mais você sabe sobre si mesmo."

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Existência de múltiplos genomas em um indivíduo pode causar grande impacto na medicina

Entretanto, os cientistas estão descobrindo que - em um nível surpreendente - nós contemos multidões genéticas. Não muito tempo atrás, os pesquisadores pensavam que era raro as células de uma única pessoa saudável diferirem geneticamente de forma significativa. Contudo, os cientistas têm descoberto que é muito comum um indivíduo ter vários genomas. Algumas pessoas, por exemplo, têm grupos de células com mutações que não são encontradas no resto do corpo. Algumas têm genomas que vieram de outras pessoas.

"Correm rumores a respeito disso há anos, até mesmo décadas, mas apenas sob a forma de hipóteses", disse Alexander Urban, geneticista da Universidade de Stanford. Mesmo há três anos, sugerir que existia uma variação genética generalizada em um único corpo era algo recebido com ceticismo, disse ele. "Seria bater de frente com o consenso."

Não obstante, uma série de artigos recentes de Urban e outros pesquisadores demonstrou que esses rumores não eram apenas hipotéticos. A variação entre os genomas encontrados em uma única pessoa era demasiado grande para ser ignorada. "Agora sabemos que ela existe", disse Urban, "e estamos mapeando esse novo continente".

Descoberta da estrutura do DNA faz 60 anos

O Dr. James R. Lupski, um dos maiores especialistas em genoma humano da Faculdade de Medicina Baylor, escreveu em uma análise publicada recentemente na revista Science que a existência de múltiplos genomas em um indivíduo pode causar um impacto considerável sobre a prática da medicina. "Isso mudou a forma como eu penso", disse ele em uma entrevista.

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Os cientistas estão encontrando relações de vários genomas com certas doenças raras, e começando a investigar variações genéticas para lançar luz sobre doenças mais comuns.

As mudanças na visão da ciência também estão levantando questões acerca de como os cientistas forenses devem usar as evidências de DNA para identificar pessoas. Também têm colocado desafios para os consultores genéticos, que não têm como presumir que a informação genética de uma célula pode revelar informações do DNA de todo o corpo de uma pessoa.

Modelo Humano
Quando um óvulo e um espermatozoide mesclam seu DNA, o genoma que produzem contém todas as informações necessárias para a construção de um novo ser humano. À medida que o óvulo vai se dividindo para formar um embrião, ele produz novas cópias desse genoma original.

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Há décadas, os geneticistas têm explorado como um embrião pode usar as instruções presentes em um único genoma para desenvolver os músculos, os nervos e as muitas outras partes do corpo humano. Eles também usam o sequenciamento para compreender as variações genéticas que podem aumentar o risco de certas doenças. Os consultores genéticos podem examinar os resultados de exames genéticos para ajudar os pacientes e suas famílias a enfrentar essas doenças - modificando a sua alimentação, por exemplo, se eles não possuem o gene de uma enzima crucial.

O preço de um sequenciamento total de genoma caiu tão drasticamente nos últimos 20 anos - custando hoje apenas alguns milhares de dólares, tendo começado em cerca de 3 bilhões de dólares na época da parceria público-privada que sequenciou o primeiro genoma humano - que os médicos estão começando a sequenciar todo o genoma de alguns pacientes. (O sequenciamento pode ser feito em menos de 50 horas.) E eles estão identificando ligações entre mutações e doenças que nunca foram vistas antes.

No entanto, todos esses testes potentes são baseados no pressuposto de que, dentro do nosso corpo, um genoma é um genoma que é um genoma. Os cientistas acreditavam que podiam examinar o genoma de células retiradas como amostra bucal e aprender a respeito dos genomas de células do cérebro ou do fígado ou de qualquer outra parte do corpo.

Em meados do século XX, os cientistas começaram a ter pistas de que isso nem sempre é verdade. Em 1953, por exemplo, uma britânica doou um litro de sangue. Descobriu-se que parte do seu sangue era do tipo O e parte era do tipo A. Os cientistas que estudaram a mulher concluíram que ela havia retido um pouco do sangue de seu irmão gêmeo no útero, incluindo os genomas das suas células sanguíneas.

O quimerismo, como tais condições vieram a ser conhecidas, por muitos anos pareceram ser uma raridade. Todavia, "ele pode ser mais comum do que achávamos", disse Linda Randolph, pediatra do Hospital Infantil de Los Angeles, autora de uma análise do quimerismo publicada no The American Journal of Medical Genetics em julho.

Irmãos gêmeos podem acabar tendo um fornecimento misto de sangue quando adquirem nutrientes no útero através do mesmo conjunto de vasos sanguíneos. Em outros casos, dois ovos fertilizados podem se fundir. Essas pessoas, as chamadas quimeras embrionárias, podem viver a vida toda alegremente, inconscientes de sua origem.

Em um dos casos, uma mulher descobriu que era uma quimera apenas aos 52 anos de idade. Precisando de um transplante de rim, ela passou por um teste para saber se poderia encontrar um doador compatível. Os resultados indicaram que ela não era mãe de dois de seus três filhos biológicos. Descobriu-se que ela tinha se originado de dois genomas. Um deles deu origem ao seu sangue e alguns de seus óvulos; outros óvulos tinham um genoma diferente.

As mulheres também podem adquirir genomas de seus filhos. Depois que um bebê nasce, ele pode deixar algumas células fetais para trás no corpo da mãe, onde elas podem viajar para outros órgãos e ser absorvidas por esses tecidos. "É muito provável que toda mulher que esteve grávida seja uma quimera", disse Randolph.

Em toda parte
Ao começarem a procurar quimeras sistematicamente - ao invés de esperar que elas se transformassem em exames médicos intrigantes - os cientistas identificaram tais características em um fração surpreendentemente alta de pessoas. Em 2012, cientistas canadenses realizaram autópsias em cérebros de 59 mulheres. Eles descobriram neurônios com cromossomos Y em 63 por cento delas. Os neurônios provavelmente se desenvolveram a partir de células originárias de seus filhos de sexo masculino.

No The International Journal of Cancer, em agosto, Eugen Dhimolea, do Instituto Dana-Farber do Câncer, em Boston, e sua equipe relataram que células masculinas também podem se infiltrar no tecido mamário. Quando verificaram a presença do cromossomo Y em amostras 

de tecido mamário, descobriram que havia incidência dele em 56 por cento das mulheres que investigaram.

Um século atrás, os geneticistas descobriram uma das maneiras pelas quais as pessoas podem adquirir novos genomas. Eles estavam estudando "animais mosaicos", criaturas raras com manchas estranhamente coloridas na pele. Os animais não herdaram os genes dessas manchas dos pais. Em vez disso, enquanto eram embriões, adquiriram uma mutação em uma célula da pele que se dividiu para produzir uma mancha colorida.

Era difícil estudar o mosaicismo, como essa condição passou a ser conhecida, em seres humanos antes da era do sequenciamento de DNA. Os cientistas só conseguiam descobrir casos em que as mutações e os efeitos eram realmente notáveis.

Em 1960, pesquisadores descobriram que existe uma forma de leucemia que é resultado do mosaicismo. Uma hemácia se transforma espontaneamente à medida que vai se dividindo, levando uma grande porção de um cromossomo para outro.

Estudos posteriores reforçaram a ideia de que o câncer resulta de mutações em células específicas. Porém, os cientistas não sabiam ao certo como os casos mais comuns de mosaicismo iam além do câncer.

"Nós não tínhamos uma tecnologia que permitisse pensar sistematicamente sobre eles", disse o Dr. Christopher Walsh, um geneticista do Hospital Infantil de Boston que recentemente publicou uma análise sobre o mosaicismo e doenças na revista Science. "Agora estamos no meio de uma revolução."

Diferenças benignas
As últimas descobertas deixam claro que o mosaicismo é bastante comum – mesmo em células saudáveis.

Urban e seus colegas, por exemplo, investigaram mutações em células chamadas fibroblastos, que são encontradas no tecido conjuntivo. Eles procuraram especialmente casos em que um segmento de DNA se repetiu ou suprimiu acidentalmente. Como relataram no ano passado, 30 por cento dos fibroblastos tinham, pelo menos, uma dessas mutações.

Michael Snyder, da Universidade de Stanford, e seus colegas procuraram casos de mosaicismo realizando autópsias em seis pessoas que morreram de causas que não fossem o câncer. Em cinco das seis pessoas que passaram pela autópsia, relataram os cientistas em outubro do ano passado, eles encontraram células em diferentes órgãos que tinham trechos de DNA que haviam sido acidentalmente duplicados ou apagados.

Agora que os cientistas estão começando a tomar conhecimento de como o quimerismo e o mosaicismo são comuns, eles estão investigando os efeitos dessas condições sobre a nossa saúde. "Isso ainda está em aberto, na verdade, porque estamos no começo", disse Urban.

Em contrapartida, disse Walsh, "é seguro dizer que muitas dessas mutações serão benignas". Estudos recentes a respeito das quimeras sugerem que esses genomas adicionais podem inclusive ser benéficos. Células quiméricas de fetos parecem buscar o tecido danificado e ajudar a curá-lo, por exemplo.

Entretanto, os cientistas também estão começando a encontrar casos em que mutações presentes em células específicas ajudam a dar origem a outras doenças que não o câncer. Walsh, por exemplo, estuda uma doença infantil no cérebro chamada hemimegalencefalia, em que um dos lados do cérebro cresce mais do que o outro, causando convulsões devastadoras.

"As crianças não têm chance de ter uma vida normal sem passar por uma cirurgia terrível para remover metade do cérebro", disse ele.

Walsh estudou o genoma de neurônios removidos durante as cirurgias. Ele e seus colegas descobriram que alguns neurônios presentes no maior dos dois hemisférios apresentavam mutações em um gene. Duas outras equipes de cientistas identificaram mutações em outros genes, os quais ajudam a controlar o crescimento de neurônios. "Nós temos como verificar o mecanismo da doença", disse Walsh.

Agora outros pesquisadores estão investigando se o mosaicismo é um fator presente em doenças mais comuns, como a esquizofrenia. "Isso deve avançar ao longo dos próximos cinco ou 10 anos", disse Urban, que está estudando o assunto com colegas.

Avançando com cautela
Os investigadores médicos não são os únicos cientistas interessados nas nossas multidões de genomas pessoais. Os cientistas forenses também estão. Quando tentam identificar criminosos ou vítimas de homicídio por meio de uma correspondência de DNA, eles procuram evitar ser enganados pela variedade de genomas que existe dentro de uma única pessoa.

No ano passado, por exemplo, os cientistas forenses da Divisão do Laboratório Criminal da Patrulha de Estado de Washington descreveram como uma amostra de saliva e uma amostra de esperma do mesmo suspeito em um caso de agressão sexual não coincidiam.

Os transplantes de medula óssea também podem confundir os cientistas forenses. Pesquisadores da Universidade Médica de Innsbruck, na Áustria, retiraram amostras da face de 77 pessoas que receberam transplantes até nove anos antes. Em 74 por cento das amostras, eles descobriram uma mistura de genomas – tanto seus quanto dos doadores de medula óssea, relataram os cientistas neste ano. As células-tronco transplantadas não tinham apenas substituído as hemácias, mas também tinham se tornado células que revestem a bochecha.

Embora o risco de confusão seja real, é possível gerenciá-lo, disseram especialistas. "Isso não deveria preocupar tanto os especialistas forenses", disse Manfred Kayser, professor de Biologia Molecular Forense da Universidade Erasmus, em Roterdã. Os cientistas forenses podem esclarecer nos casos em que o mosaicismo ou o quimerismo causa confusão por outros meios. No estudo austríaco, por exemplo, os cientistas não encontraram genomas dos doadores de medula no cabelo dos destinatários.

Para os consultores genéticos que ajudam os clientes a compreenderem os testes de DNA, os nossos muitos genomas representam mais desafios graves. Um teste de DNA que utiliza hemácias pode não registrar mutações causadoras de doença nas células de outros órgãos. "Nós temos mais como dizer o que está acontecendo", disse Nancy B. Spinner, geneticista da Universidade da Pensilvânia que publicou uma análise das implicações do mosaicismo para o aconselhamento genético na edição de maio da Nature Reviews Genetics. Isso pode mudar conforme os cientistas forem desenvolvendo formas mais poderosas de investigar nossos diferentes genomas e aprendendo mais acerca de como elas se conectam com as doenças. "Não vai ser de uma hora para a outra que poderemos ir a um consultório médico e perceber que eles pensam dessa maneira", disse Lupski. "Vai levar algum tempo."

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