Produtos naturais de organismos marinhos e suas aplicações em Biotecnologia

2. Produtos naturais de organismos marinhos e suas aplicações em Biotecnologia

3. "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" ?

4. 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

5. IMPACTO DA BIOTECNOLOGIA NOS DIVERSOS SETORES

6. 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.

8. 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.

9. O Planeta Terra Importância do mar • 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 BIOTECNOLOGIA MARINA Porque a importância da biotecnologia marinha?

10. 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

11. 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

12. 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....

13. IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO “O mar é o verdadeiro pulmão do planeta”

14. IMPORTÂNCIA DO AMBIENTE MARINHO • ECONÔMICAS • 80% da população vive a menos de 200 km da costa • centros urbanos e turismo - Importante área de lazer

15. 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)

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

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

18. ECONÔMICAS Outros produtos: • indústria de cosméticos • indústria alimentícia • jóias • fármacos

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

20. TERRA »»»»»»»»»»»»» ÁGUA - Cambia o meio (≠ solubilidade, densidade) - Meio e veículo

21. 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????

22. 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

23. esponjas Algas cnidários Pólipos ou medusas???

24. 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.

25. 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.

26. Halycondriasp. 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 preclínicoinicial.

27. Aplysinafistularis, 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.

28. 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 deCalifornia, como um possível tratamento contra a artrite, a psoriase e asma

29. A companía de cosméticos Estèe Lauder está utilizando o extrato natural de Pseudopterogorgia elisabethaeparaextrair 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.

30. 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

31. 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 devitaminas A, B, C y D que são indicadas para pessoas com anemia, inapetentes ou com dificuldades digestivas. Ostrea perlifera : Os laboratórios deHitachi Chemical, obtiveram uma proteína bioadesiva utilizada como matriz em cirugia.

32. 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)

33. 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.

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

35. Baba de boi (zoantídeo) Palythoa caribaeorum

36. 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.

37. OBRIGADO!!!! cdperez@ufpe.br