BATATA TRANSGÊNICA BATATA TRANSGÊNICA - Biotecnologia

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BATATA TRANSGÊNICA BATATA TRANSGÊNICA - Biotecnologia

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ENTREVISTAControle sanitário deprodutos agrícolasGarantia de participação no comércio mundialAilton Barcelos, Secretário-Executivo do Ministério da AgriculturaEntrevista concedida aLucas Tadeu FerreiraAs micotoxinas são um velho problema para a humanidade. No início do Século XVII, na Grã-Bretanha, cem mil aves (marrecose perus) morreram em conseqüência da ingestão de ração de torta de amendoim (procedente do Brasil), contaminadas pelofungo Aspergillus flavus. Identificou-se a presença de aflotoxina produzida por esse microorganismo como o causador dessasmortes.A partir desse fato, a comunidade científica tomou conhecimento da existência dessa toxina, que é produzida não somente porespécies do gênero Aspergillus como também por outras espécies dos gêneros Penicillium, Giberella, Fusarium, entre outros.Desde então, pesquisas realizadas em quase todo o mundo já identificaram pelo menos 100 espécies de fungos produtores demicotoxinas, das quais mais de 500 estão catalogadas. Dentre elas, mais de 30 apresentam quadros micotoxicológicos que provocamsérios danos às lavouras, à produção de alimentos e à saúde humana e animal.As micotoxinas são elementos tóxicos desenvolvidos durante o crescimento de fungos. O que mais contribui para a suaprodução são a umidade, o ar e fatores climáticos adversos. Por serem estáveis e termo-resistentes, são muito difíceis de seremeliminadas através de controles de temperatura ou aplicando produtos químicos.Entre os principais tipos que contaminam os grãos, destacam-se: aflatoxinas (amendoim, milho e trigo); toxinas de Fusarium;(DON) (soja, trigo e cevada); ochratoxina (café e cevada); zearalenona (milho e trigo); patulina (soja, milho e maça); oosporeia(milho e soja); sterigmatocistina (arroz e cevada) e fumonisina (trigo e arroz).Cientificamente já foi comprovada a vinculação da ação das micotoxinas com inúmeros problemas de saúde, tanto noshomens como nos animais. Sua entrada no organismo comumente se dá pela via digestiva, e sua absorção geralmente causareações sob a forma de hemorragias ou mesmo necroses. Muitas dessas toxinas têm afinidade por um determinado órgão outecido, sendo o fígado, os rins e o sistema nervoso freqüentemente os mais atacados.A contaminação dos grãos pode se dar antes mesmo da colheita ou durante o transporte, quando os grãos infectados, aoserem armazenados ou transportados, contaminam os sadios.A propósito deste quadro, a legislação brasileira que regulamenta as condições sanitárias dos produtos agrícolas e alimentos émuito antiga e incompleta. O Ministério da Agricultura e do Abastecimento – MA é o órgão responsável por estabelecer padrõesde produção, comercialização, distribuição, classificação de alimentos de origem vegetal e animal.O MA, no que diz respeito à fiscalização de micotoxinas em alimentos de origem vegetal, tem atuado quase que somente nocredenciamento de laboratórios, devido à falta de regulamentação, infra-estrutura adequada e pessoal qualificado. Até o presentemomento, o MA dispõe de apenas cinco laboratórios credenciados, sendo um público e quatro privados, que atendem praticamenteà demanda do mercado de exportação e da Região Sudeste.Contudo, o MA já dispõe de limites de tolerância para micotoxinas para alguns produtos e subprodutos de origem vegetal, taiscomo: milho, amendoim, ingredientes para produção de ração e leite. Esses limites foram estabelecidos pelos Ministérios da Saúdee Agricultura, e também pelo MERCOSUL.No âmbito ainda do governo brasileiro, o MA, através da Portaria Ministerial nº 230, de 10-6-97, publicada no Diário Oficial daUnião, de 11-6-97, instituiu o Programa Nacional de Controle de Micotoxinas em Produtos, Subprodutos e Derivados de OrigemVegetal, já que, os dados em nível mundial são alarmantes: segundo estimativas da FAO, 25% de todas as plantações agrícolas sãoafetadas anualmente pela contaminação por micotoxinas.De outro lado, o comércio internacional impõem barreiras sanitárias e sérios padrões restritivos aos produtos contaminadospor micotoxinas e agrotóxicos, que podem implicar expressivos prejuízos para países exportadores de alimentos, como o Brasil.Para falar um pouco do Setor Agrícola como um todo, nos últimos quatro anos, período em que a agricultura vem sendoconsiderada a “âncora verde” do Plano Real, e, em particular, do que está sendo feito para melhorar as condições sanitárias dosprodutos agrícolas brasileiros consumidos internamente e exportados, o Secretário-Executivo do Ministério da Agricultura, AiltonBarcelos, concedeu esta entrevista à Revista Biotecnologia, Ciência & Desenvolvimento. Barcelos é especialista em desenvolvimentogerencial e organizacional, já foi Secretário-Executivo do Ministério da Indústria e Comércio, executivo da CICA, SHELL,SHARP, SID, entre outras funções que desempenhou ao longo da sua carreira profissional4 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


BAYER


Carta ao LeitorBIOTECNOLOGIA Ciência & DesenvolvimentoKL3 ComunicaçãoFundadorHenrique da Silva CastroDiretor ExecutivoEwald José DrummondDiretora de PesquisaAna Lúcia de AlmeidaDiretor de ArteHenrique S. Castro FºDepartamento Comercial,Redação e Edição:SRTV/Sul - Quadra 701Ed. Palácio do Rádio IISala 215 - CEP 70340-902Brasília - DFTel.: (061) 225-1512 (061) 225-0976Fax: (061) 224-2830Projeto GráficoAgência de Comunicação IRIS(034) 217-2244(034) 259-0386http://www.agenciairis.com.bre-mail: iris@agenciairis.com.brE-mailkl3@biotecnologia.com.brNesse final de milênio, os Produtos Transgênicos e osOrganismos Geneticamente Modificados – OGMs, estãoconquistando e consolidando significativo espaço nomercado em nível global, tanto na produção de fármacos,como na agricultura, pecuária e agroindústria.Na América Latina, a partir de meados desta década,ocorreu um considerável aumento do número de laboratóriospúblicos e privados que desenvolvem pesquisas complantas transgênicas e OGMs. Parece que nenhum paíslatino-americano quer perder essa corrida tecnológica epassar, no futuro próximo, a depender dos outros maisavançados e se tornar dependente e mero compradordessas tecnologias.A Argentina, por exemplo, segundo dados da Rede deCooperação de Biotecnologia Vegetal – REDBIO, de 1998,está pesquisando batata, girassol, lupinus e trigo. O Chile,batata e pimentão. A Colômbia, arroz e mandioca. CostaRica, arroz e milho. Cuba parece estar liderando: arroz,banana, batata, batata-doce, café, cana-de-açúcar, fumo emamão. No México, o milho e no Peru, a batata. EmTrinidade e Tobago, o cacau e anturium. Na Venezuela e noUruguai, a batata. O Brasil vem pesquisando alface,amendoim, batata, cana-de-açúcar, eucalipto, fumo e soja.A batata transgênica, resistente ao vírus do mosaico, étema de importante artigo que está publicado nesta ediçãoda revista Biotecnologia, que o leitor não pode deixar de ler.Na área de saúde, destaca-se “Próteses Vivas de PeleHumana”, cuja pesquisa é desenvolvida nos laboratórios doPrograma Avançado de Biologia Celular aplicado à Medicinada UFRJ, e a importante contribuição do Instituto Butantanao apresentar artigo sobre a Hepatite B e a VacinaRecombinante. O vírus da hepatite B, muito mais infecciosoque o HIV, é a nona causa de mortalidade no mundo.Apresentamos também nesta edição, o excelente artigo“Análise de Proteomas”, mostrando uma vez mais, que osavanços nos estudos que envolvem a biologia celular eengenharia genética, é progresso conquistado já em diversasáreas e em diversos países, e é com certeza que temos, aqui,cientistas e pesquisadores capazes de fazer com que o Brasilentre na corrida biotecnológica do terceiro milênio, em péde igualdade com qualquer outra nação do mundo.Home-Pagehttp://www.biotecnologia.com.brImpressão e FotolitoGráfica São FranciscoISSN 1414-45228 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


Conselho CientíficoDr. Henrique da Silva Castro - Saúde; Dra. Johanna Döbereiner - Microbiologia de Solos;Dr. Maçao Tadano - Agricultura; Dr. Naftale Katz - Saúde; Dr. Pedro Juberg - Ciências;Dr. William Gerson Matias - Toxicologia AmbientalConselho Brasileiro de Fitossanidade - CobrafiDr. Ivan Rud de Moraes - Toxicologia; Dr. Luís Carlos Bhering Nasser - FilopatologiaConselho Federal de BiologiaDr. João de Deus MedeirosFundação Dalmo Catauli GiacomettiDr. Eugen Silvano Gander - Engenharia Genética;Dr. José Manuel Cabral de Sousa Dias - Controle Biológico;Dra. Marisa de Goes - Recursos GenéticosInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPENDr. José Roberto RogeroColaboraram nesta edição:Adriana Teixeira Ferreira, Ailton Barcelos, Aldo v.Wangenheim, Aluízio Borém, Antonio CarlosTorres, Aurea Maria Lage de Moraes, Carlos AndréOrnelas Ricart, Cíntia de Moraes Borba, Cláudio A.Pinheiro Machado Filho, Cristine GobbatoB.Cavalcanti, Damares de Castro Monte, DecioZylbersztajn, Dirk Krechel, Eduardo Romano,Gisela Lara da Costa, Hamilton G. Pavão, JoséAmauri Buso, José Antonio Peters, Kátia Rodrigues,Levi de Moura Barros, Luzia Mitie Ioshimoto,Magnólia Araújo Campos, Marcelo Antônio TeixeiraPinto, Marcelo Valle de Sousa, Maria Inez deMoura Sarquis, Nikolai Granovski, PatríciaSerricella, Paulo Eduardo Melo, Plinio C. Alvalá,Radovan Borojevic, Sandra Cristina Kothe Milach,Sérgio Giovanetti Lazzarini, Volker W.J.H.Kirchhoff,Wagner Fontes.Novas TecnologiasDetecção automatizada de câncer de mama - pág 20AgriculturaEmbriogênese somática - pág 36Batata transgênica - Encarte Especial - pág 74OpiniãoRumos da biotecnologia - pág 34SaúdePróteses vivas de pele humana - pág 16Hepatite B - pág 26Meio-AmbienteRecuperação de lagos tropicais - pág 30Metano na atmosfera - pág 40EntrevistaControle sanitário de produtos agrícolas - Ailton Barcelos, Secretário-Executivo do Ministério da Agricultura - pág 04PesquisaFungos: ferramentas na saúde pública - pág 10Análise de proteomas - pág 12Melhoramento de plantas - Encarte Especial - pág 68Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 9


PESQUISAFUNGOS:Ferramentas na saúde públicaAs utilidades de um antigo vilãoAurea Maria Lage de MoraesCíntia de Moraes BorbaGisela Lara da CostaKátia RodriguesMaria Inez de Moura SarquisPesquisadores do Departamento de Micologia do Instituto Oswaldo CruzFundação Oswaldo Cruzaurea@gene.dbbm.fiocruz.brFotos cedidas pelos autoresinteresse do homem pelosfungos vem desde a Grécia eRoma em sua eterna buscapor alimento. Logo se descobriuque eles eram umanova fonte de alimentação,porém vários envenenamentosacidentais ocorreram e estes fungosvenenosos receberam o nome de “fermentovenenoso da terra”. O estudo maisaprofundado desses “fermentos” só sedesenvolveu com a invenção do microscópioe com o advento da imprenssa naIdade Média, onde assim os Herbals (periódicosmédicos e naturalistas da época)começaram a ser publicados, seguidospelo primeiro livro dedicado somenteaos fungos , Theatrum fungorum of HetTooneel der campernoelien ,em 1675. Seuobjetivo era a diferenciação de fungosvenenosos dos comestíveis e inofensivos,através de uma correta identificação.No século XIX, os micologistas tinhamcomo preocupação principal a taxonomiae sistemática dos fungos e sua relaçãocom as plantas. Somente no final doséculo com o surgimento da teoria dosgermes como causadores de doenças,criada por Pasteur, Koch e De Bary, osfungos passaram a ser estudados com aajuda da bioquímica e citologia, além depassarem a ser vistos como os agentesetiológicos de doenças humanas e animais,logo após a descoberta do primeirocaso humano de esporotricose e a Blastomicoseamericana. Porém quase 20anos se passaram após essas importantesdescobertas, e a literatura continuavaapenas a aumentar os casos encontradosdessas doenças e a versar sobre os aspectosclínicos e anatomopatológicos, mostrandoassim pouco interesse da parte damaioria dos pesquisadores pela investigaçãodos agentes etiológicos das micoseshumanas. No Brasil, o estudo dosfungos vinha se desenvolvendo no mesmoritmo e modo que na Europa e EUA,porém, com estudos descentralizados eespalhados em várias áreas de atuação, eneste cenário se inclui o Instituto OswaldoCruz. Após descobertas importantesfeitas por pesquisadores do Instituto,como por exemplo, novas espécies dedermatófitos e novas enfermidades comoa tinea pulmonar, entre outras. Em 1922,criou-se o Laboratório de Micologia dentrodo Instituto, que tinha como objetivonão só estudar os aspectos clínicos, masprincipalmente os agentes dessas doenças.Dessas épocas idas até os dias dehoje, a Micologia cresceu para uma ciênciacom numerosas aplicações teóricas epráticas buscando sempre o bem estar dohomem. E é com esse objetivo que osfungos passaram a ser instrumentos importantesna Saúde Pública, não só comoobjetos de estudo em busca de cura esoluções eficientes para as doenças poreles causadas, mas também como ferramentasem outras áreas como o controlebiológico e a biotecnologia, entre outros.Com esse objetivo é que o Departamentode Micologia do Instituto Oswaldo Cruzdecidiu expandir suas linhas de pesquisa,desenvolvendo também investigações naárea de controle biológico de insetosvetores de doenças tropicais.Estudos voltados à patogenicidade ainsetos, detectaram os fungos como osmais importantes agentes etiológicos, tornando-osassim promissores para o usoem controle microbiano de insetos vetoresde doenças humanas e animais. Infelizmente,o uso de fungos no controlebiológico de vetores de doenças de interesseem Saúde Pública ainda é consideradopouco explorado no Brasil, porémhá concordância sobre o seu potencial nocontrole integrado dos vetores da dengue,filariose, malária, leishmaniose eDoença de Chagas.Objetivando a descoberta de novascepas fúngicas entomopatogênicas e/ouentomotoxigênicas, foi iniciado no Departamento,um levantamento da micobiotade mosquitos e do trato digestivo debarbeiros. Nesse levantamento foram isolados727 fungos do trato digestivo de 10espécies de barbeiros, num total de 21gêneros e 67 espécies . Em 28 espécies demosquitos coletados de 5 regiões doBrasil foram isoladas 830 cepas, com umresultado preliminar de 18 gêneros e 43espécies. A partir desses isolados, asespécies de fungos que, até agora, apresentarammaior ocorrência foram utilizadasem bioensaios para serem testadasquanto a sua patogenicidade.Nos bioensaios com barbeiros, foramusadas duas espécies, Panstrongylus megistuse Triatoma infestans, adultos eninfas de 4 o estádio, três espécies defungos, Aspergillus flavus, Aspergillus giganteuse Penicilllium corylophilum eseguindo duas metodologias diferentes,isca e pulverização. Os resultados obti-10 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


Aspergillus ochraceus e Aspergillusflavus. Fungos promissorespara o uso emcontrole biológico.dos foram promissores, havendo emmédia, uma mortalidade de 60%,principalmente quando foi usadoo método de pulverização dasuspensão de conídios defungos. Já nos bioensaiosrealizados com mosquitosforam testadas diversascepas de Aspergillus,Penicillium,Trichoderma, Acremonium, Fusariume Curvularia em 4espécies de mosquitos,Culex quinquefasciatus,Aedes fluviatilis,Aedes aegyptie Anopheles aquasalis,usando-se comometodologia a diluiçãoda suspensão deconídios na água das cubasde criação das larvas.Nesses bioensaios tambémforam obtidos resultados promissorescom as cepas de Aspergillus,Penicillium. e Trichoderma, alcançando-seuma mortalidade de cercade 70%. Os bioensaios até então efetuados,indicaram que a mortalidade dosinsetos ocorria num espaço de tempocurto, raramente chegando a 72 horas. Apartir dessa observação, resolvemos submeteressas cepas fúngicas a testes emágar-coco, para constatar a produçãode halo fluorescente sob luz UV,indicação de produção de micotoxinase outros tipos de metabólitossecundários. A grandemaioria dessas cepasapresentaram produçãode halo fluorescente.O objetivo agora é aidentificação dessesmetabólitos, atravésde testes cromatograficospara futurasaplicações diretanos insetos.Todas ascepas fungícasprovenientesdas pesquisasdesenvolvidasno Departamentosão armazenadas naColeção de Culturasde Fungos do Departamentode Micologia doIOC, sendo esta filiada àWorld Federation for CultureCollections (WFCC), mantendo colaboraçõescom diversas coleções nacionais einternacionais. Essa Coleção abriga 1700cepas de fungos que estão preservadas emsua maioria, sob óleo mineral, blocos deágar em água, solo e mais recentementepelo método de liofilização. Os dados referentesa cada fungo depositado são disponibilizadosem Catálogo de cepas do acervo,que brevemente estará disponível atravésde pedidos diretos e via Internet.Uma Coleção de Culturas de fungos éum importante depositário e armazenadorde cepas provenientes de diferentes fontes,disponibilizando-as para pesquisas direcionadasao estudo da sua patogenicidade,virulência e imunogenicidade, e pesquisasaplicadas incluindo produção de antígenos,metabólitos com atividades biológicase produção de enzimas. A manutenção dediferentes grupos taxionomicos de fungosem estado morfologicamente e fisiologicamenteviável, representa o maior desafiopara uma Coleção de Culturas. Portanto,faz-se necessário o desenvolvimento deconstantes pesquisas, a fim de estabelecermeios mais apropriados de preservaçãopor um longo período de tempo, mantendo-osmuito próximos às suas condiçõesnaturais quando da época de depósito naColeção. O estudo da viabilidade e dasalterações biomorfológicas ocorridas emalgumas cepas preservadas sob óleo mineral,levou à conclusão de que vários fatoresdevem ser considerados quando se preservaum fungo sob óleo; como o meio decultura; a altura da camada de óleo; ascondições ambientais durante a estocagem;a identificação do momento da intervençãopara reduzir a restrição do crescimento,e a monitoração periódica. O períodode tempo que os fungos estão preservadossob óleo mineral varia de 2 a 41anos, e a viabilidade e a manutenção dascaracterísticas originais dos fungos variamentre grupos taxionomicos e entre cepas deuma mesma espécie. Não existe um métodouniversal para a preservação adequadaa todos os fungos. Com os estudos realizadosfoi concluído que o método de preservaçãosob óleo mineral, continua sendo ummétodo útil para o uso em laboratórios,principalmente com os recursos orçamentárioslimitados, porém é importante utilizá-loem conjunto a outros métodos, comopor exemplo a liofilização. É essencial queColeções de Culturas realizem pesquisas demodo a definir os métodos de preservaçãoapropriados no sentido de obter um sistemaeficiente para assegurar as característicasmorfológicas, fisiológicas e genéticasoriginais dos microrganismos durante umlongo período de tempo.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 11


PESQUISAANÁLISE DEPROTEOMASO despertar da era pós-genômicaMarcelo Valle de SousaProfessor Adjunto e Coordenador do CBSPCBSP - Centro Brasileiro de Serviços e Pesquisas emProteinasLaboratório de Bioquímica e Química de ProteínasDepartamento de Biologia CelularUniversidade de Brasíliamvsousa@unb.brWagner FontesProfessor Adjunto e Pesquisador do CBSPCBSP - Centro Brasileiro de Serviços e Pesquisas emProteinasLaboratório de Bioquímica e Química de ProteínasDepartamento de Biologia CelularUniversidade de Brasíliawagnerf@unb.brCarlos André Ornelas RicartProfessor Adjunto e Pesquisador do CBSPCBSP - Centro Brasileiro de Serviços e Pesquisas emProteinasLaboratório de Bioquímica e Química de ProteínasDepartamento de Biologia CelularUniversidade de Brasíliaricart@unb.brFotos cedidas pelos autoresroteínas são polímeros de aminoácidosresultantes da tradução dasinformações genéticas contida noDNA das células. O termo proteínavem do grego proteios e significa “amais importante”. De fato, as proteínascompõem um conjunto de moléculasindispensáveis para todos os seresvivos do planeta. Elas são as biomoléculasmais abundantes e ocorrem em grandediversidade, podendo agir como enzimas,anticorpos, hormônios, componentes estruturais,receptores celulares, etc. Devidoa essa diversidade de funções, as proteínasexercem papel fundamental em quase todosos fenômenos biológicos, como produçãode energia, defesa imunológica, contraçãomuscular, atividade neuroquímica ereprodução. Do ponto de vista comercial,bilhões de dólares são gerados anualmentepor indústrias que trabalham com proteínas,como as farmacêuticas e alimentícias.Já se discute até o uso de proteínas emeletrônica e computação de maneira rotineirano futuro.Genomas e ProteomasFigura 1-Eletroforese bidimensional.O gel de IPG é incubado com asolução contendo a amostra e,posteriormente, submetido a umcampo elétrico para a focalizaçãoisoelétrica ou primeira dimensão. Asproteínas focalizadas são, então,submetidas a uma segunda dimensão,que as separará de acordo com suasmassas moleculares. Após coloração,o perfil bidimensional pode servisualizado.Nos últimos vinte anos, a Bioquímicasofreu uma verdadeira revolução, principalmentedevido aos espetaculares avançosna área de Biologia Molecular, que vemdisponibilizando uma incrível gama deinformações moleculares sobre os sistemasbiológicos. Destaca-se a enorme quantidadede sequências de DNA fornecida pelosprojetos de sequenciamento total de genomas.Hoje já são conhecidas as sequênciascompletas dos genomas de microorganismoscomo Haemophilus influenza, Mycoplasmagenitalium, Escherichia coli e Sacharomycescerevisiae. Espera-se, para ocomeço do próximo século, a sequênciatotal do genoma humano.A partir das sequências de DNA dosgenes, pode-se deduzir a sequência deaminoácidos das proteínas por eles codificadas.Essa informação é de grande importância,já que a sequência de aminoácidosde uma proteína (ou estrutura primária) é acaracterística primordial que define suaforma e função. Por outro lado, o sequenciamentode genes revela muito poucosobre como as proteínas de um organismooperam individualmente ou em conjuntopara exercer suas funções. Além disso,sabe-se que, após serem sintetizadas, asproteínas podem sofrer importantes modificaçõeschamadas pós-traducionais, comoglicosilações e fosforilações. Tais informaçõesnão podem ser retiradas exclusivamenteda sequência dos genes, havendonecessidade de estudos diretos das prote-12 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


Figura 2-Equipamento deeletroforese bidimensional.ínas. Do mesmo modo, o estudo do genomanão permite saber que proteínas estãoexpressas realmente em uma determinadacélula em um dado momento. Dentro dessecontexto, torna-se importante o estudo emlarga escala das proteínas por meio deprojetos de análise de proteomas.PROTEOMA é um termo relativamentenovo, que significa o conjunto de PROTEínasexpressas por um genOMA. O genomade um organismo, como por exemplo o deum ser humano, é praticamente constante,independente de qual das diferentes células(excetuando-se óvulos e espermatozóides)está sendo analisada ou de variaçõesno meio ambiente. Por outro lado, o proteomade um neurônio será bastante diferentedo proteoma de um linfócito do mesmoindivíduo, já que as diferenças morfológicase funcionais entre as duas células sãoreflexo do conjunto de proteínas produzidaspor cada uma. O mesmo tipo de célulapode apresentar diferentes proteomas emresposta a estímulos externos como a açãoFigura 3-Espectrômetro de massa dotipo electrospray triple-quadrupole,dedicado ao estudo de proteínas eproteomas.de drogas, poluiçâo ou mesmo estressenervoso. O proteoma é, portanto, o resultadoda expressão de um conjunto degenes e das modificações pós-traducionaisdas proteínas produzidas em resposta acondições ambientais definidas.Métodos UtilizadosNos projetos de proteomas, um dosobjetivos primários é separar e visualizar omáximo de proteínas possível de umafonte, permitindo que sejam catalogadascomputacionalmente e estudadas por técnicasanalíticas. Atualmente a eletroforesebidimensional em gel de poliacrilamida é ométodo mais eficiente de separação simultâneade centenas ou milhares de proteínas(Figuras 1 e 2). Pode-se dizer que a eletroforesebidimensional é o “coração” daanálise de proteomas. Em qualquer tipo deseparação eletroforética, moléculas quepossuam cargas, migram sob a influênciade um campo elétrico. A velocidade demigração dependerá de fatores como tamanho,forma e carga elétrica. No caso daeletroforese bidimensional, as proteínassão submetidas a dois processos (duasdimensões) consecutivos de separaçãobaseados em propriedades diferentes dasproteínas. Assim, durante a primeira dimensão,denominada focalização isoelétrica(IEF), as proteínas são separadas em umgel de poliacrilamida que forma um gradientede pH e migram até atingirem umaposição estacionária onde possuam cargalíquida zero (ponto isoelétrico).Na segunda dimensão, as proteínasseparadas pela IEF são submetidas a umaeletroforese desnaturante em gel de poliacrilamidaque separa as proteínas de acordocom suas massas moleculares. Como osparâmetros usados na primeira dimensão(ponto isoelétrico) e na segunda dimensão(massa molecular) são independentes, umagrande resolução é atingida. Mais de 8.000proteínas podem ser separadas em umúnico gel bidimensional. A eletroforesebidimensional foi desenvolvida há mais de20 anos, porém seu uso em análise deproteomas esteve limitado até há poucotempo devido à baixa reprodutibilidadedos géis obtidos e à inexistência de métodossensíveis o bastante para identificar asproteínas separadas. O surgimento da técnicade gradientes imobilizados de pH(IPG) permitiu uma reprodutibilidade muitomaior nos géis bidimensionais, enquantoque avanços recentes nas técnicas demicrossequenciamento automático e espectrometriade massa de proteínas permitiramque proteínas em quantidades daordem de fentomoles (10 -15 Mol) pudessemser identificadas.A identificação de uma proteína é muitofacilitada se sua sequência for conhecida eestiver depositada em bancos de dados desequências, os quais podem ser acessadosvia Internet. A sequência parcial de aminoácidosproveniente de uma mancha da eletroforesebidimensional pode ser usada parafazer uma busca nos bancos de dados eidentificar a proteína. Uma abordagem aindamais moderna e sensível faz uso da espectrometriade massa de proteínas.A espectrometria de massa é uma metodologiaque permite a determinação damassa molecular de compostos com altíssimaprecisão. Apenas no início da década de80, a espectrometria de massa começou a sermais aplicada em determinações de massasmoleculares de proteínas. Com o desenvolvimentode equipamentos cada vez maisespecializados para proteínas (Figura 3), aespectrometria de massa tornou-se ferramentarevolucionária na química de proteínasmoderna. A espectrometria de massavem permitindo a identificação de proteínaspor uma metodologia denominada “peptidemass fingerprinting” (Figura 4). Esta metodologiaé baseada na digestão da proteína aser identificada por uma enzima proteolítica(por exemplo, a tripsina) produzindo fragmentosdenominados peptídios. As massasdesses peptídios são então determinadascom grande acuidade (0,1-0,5 Da) por espectrometriade massa. As massas obtidasformam uma espécie de impressão digital(“peptide mass fingerprinting”) da proteína.Softwares especiais permitem comparar o“peptide mass fingerprinting” da proteínaque queremos identificar com os geradosteoricamente para todas as sequências deproteínas presentes nos bancos de dados. Sea sequência da proteína problema estiver nobanco de dados ela será imediatamenteidentificada.A espectrometria de massa também podeser usada para sequenciar pequenas regiõesdos peptídios. O uso das pequenas sequênciasobtidas em conjunto com as informaçõesde massas moleculares constitui umapoderosa técnica de identificação de proteínasconhecida como “sequence tag”.Os dados de análise de proteomas sãoarmazenados na forma de Mapas de Referênciaou Mapas de Proteomas, os quais sãoobtidos por “scanning” dos géis bidimensionaiscorados e análise das imagens pormeio de programas especiais. Assim, a posiçãodas manchas e a intensidade dos sinaissão calculadas para quantificação, determinaçãode ponto isoelétrico e massa molecular.Os Mapas de Proteomas indicam tambéma descrição das proteínas já identificadaspelas técnicas descritas anteriormente.Uma lista de Mapas de Proteomas estádisponível na WWW no sítio WORLD-2DPA-GE no endereço URL: http://expasy.hcuge.ch/ch2d/2d-index.html.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 13


Figura 4-Identificação deproteínas por espectrometria demassa. Uma mancha protéica deum gel bidimensional (1) écortada e transferida para umtubo onde sofre digestãoproteolítica (2). Os peptídiosresultantes são separados de saise outras micromoléculas (3) eaplicados no espectrômetro demassa (4). As massas dospeptídios são usadas para fazerbuscas em bancos de dados pormétodos computacionais,resultando na identificação daproteína (5).Aplicações BiotecnológicasA existência de Mapas de Proteomasdisponíveis na Internet permite que pesquisadoresde todo o mundo, trabalhandoem diversos assuntos envolvendo expressãode proteínas, tais como efeito de fármacos,condições patológicas, diferenciaçãocelular, comparação de variedades da mesmaespécie e respostas celulares a estímulosexternos diversos, possam identificarmais facilmente as proteínas expressas oureprimidas, precisando para isso apenasobter o perfil bidimensional das proteínasde seu sistema nas mesmas condições dosMapas de Referência disponíveis.Hoje, já se vislumbra uma enorme gamade aplicações a partir do conhecimentodetalhado dos proteomas, principalmenteem medicina, agropecuária e biotecnologia.Por exemplo, a comparação de expressãode cepas patogênicas e não patogênicasde microorganismos pode ajudar nodesenvolvimento de métodos diagnósticose de agentes terapêuticos. A análise deproteomas acoplada à técnicas de “knockout”de genes pode demonstrar os efeitosmetabólicos da proteína nocauteada everificar se outros genes são co-regulados.De fato, mais de 1000 proteínas já foramclassificadas em conjuntos de proteínas coestimuladas(“stimulons”) ou co-reguladas(“regulons”). Torna-se, portanto, muitoimportante o emprego da análise de proteomasno estudo do efeito de fármacossobre células para verificar que proteínassão afetadas além da proteína-alvo. Outrapossibilidade da análise de proteomas é acomparação de tecidos humanos normais edoentes. No caso de câncer, várias proteínasmarcadoras já foram identificadas poranálise de proteomas.Situação no BrasilProjetos de análise de proteomas estãosendo considerados altamente estratégicosneste momento em que se inicia a “Era Pós-Genômica” e estão recebendo pesadosapoios de governos de países como EstadosUnidos, Dinamarca, França, Alemanha,Inglaterra, Japão e Austrália. Centros paraanálise de proteomas foram ou estão sendocriados nesses países. Países emergentescomo Coréia do Sul, Taiwan, Índia, Áfricado Sul e outros já estão também realizandofinanciamentos de projetos proteômicos.No Brasil, apesar do próprio conceitode proteomas ser pouco conhecido pelacomunidade científica e órgãos financiadores,projetos proteômicos começam a serrealizados no Laboratório de Bioquímica eQuímica de Proteínas/Centro Brasileiro deServiços e Pesquisas em Proteínas da Universidade(CBSP/LBQP) da Universidadede Brasília (UnB). O CBSP/LBQP vem-sededicando nos últimos anos à identificaçãode proteínas por análise de aminoácidos,sequenciamento automático e espectrometriade massa, tendo adquirido o “knowhow”necessário para trabalhos em proteomas.Atualmente, estão sendo iniciadosprojetos de análise de proteomas do venenoda aranha marrom (Loxoceles), em colaboraçãocom a Dra. Katia Barbaro, doInstituto Butantan, e da jararaca da Amazônia(Bothrops atrox), em colaboração como Dr. Paulo Buhrnhein e o pesquisadorJorge Luis López Lozano, do Instituto deMedicina Tropical de Manaus (Figura 5).Essas pesquisas, cujos financiamentos estãosendo solicitados junto a programas deapoio científico e tecnológico nacionais,objetivam a comparação de proteomas devenenos de populações com diferentestoxidades e a identificação de proteínas deinteresse biotecnológico e farmacológico.Outro projeto do LBQP/CBSP é a análise deproteomas de leucócitos humanos após otrauma, em colaboração com o Dr. BelchorFontes, do Hospital das Clínicas de SãoPaulo. Após o trauma, até mesmo em casospouco graves, alguns pacientes desenvolvemfalência múltipla de órgãos, chegandoà morte quase sempre. Assim, leucócitos deFigura 5- Aplicação da análise deproteomas no estudo comparativode venenos. A gravidade dosacidentes ofídicos causados porserpentes do gênero Bothropsatrox das regiões de Manaus e daFronteira Brasil-Colômbia sãodiferentes. O mesmo ocorre comdiferentes espécies de aranhas dogênero Loxosceles. O estudocomparativo desses proteomaspode levar à identificação deproteínas de interessebiotecnológico e farmacológico.pacientes com e sem falência múltipla deórgãos pós-trauma serão comparados anível de proteomas, com o objetivo deidentificar marcadores moleculares relacionadoscom essa condição. Diversas outrasidéias já estão sendo discutidas paranovos projetos. Até mesmo coordenadoresde projetos genoma nacionais já demonstramgrande interesse em interagircom a equipe do LBQP/CBSP em futurostrabalhos pós-genômicos.A análise de proteomas possui muitasoutras aplicações além das citadas nesteartigo e a demanda de trabalhos nessaárea certamente crescerá exponencialmenteno Brasil nos próximos anos. O atendimentodessa demanda vai depender muitodo apoio continuado a grupos depesquisa em proteínas e proteomas.Referências BibliográficasWestermeier, R. (1997). Electrophoresis inpractice. VCH, Germany.Roepstorff, P. (1997). Mass spectrometryin protein studies from genome to function.Current Opinion in Biotechnology 8: 6-13.Wilkins, M.R., Williams, K.,L., Appel, R.D.and Hochstrasser, D. (Eds.) (1997).Proteome research: new frontiers infunctional genomics. Springer-Verlag,Germany.14 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


AGREVO


№п/пОбозначениестандарта/рекомендацийНаименование утвержденныхстандарта/рекомендаций (принеобходимости - обозначение инаименование документа(ов), взаменкоторого (которых) введен регистрируемыйдокумент)Организация разработчик,организации соисполнителиСтруктурные подразделенияОАО «Газпром», по заказукоторых разработаныстандарт/рекомендацииРеквизитыраспорядительногодокумента обутверждении и введениив действие стандарта/рекомендацийорганизацииДатарегистрации1 2 3 4 5 6 7 826. СТО Газпром2-3.2-026-2005Документы нормативные дляпроектирования, строительства иэксплуатации объектов ОАО «Газпром»Буровые растворы. Методикавыполнения измерений поверхностногонатяжения фильтратов буровыхрастворовВзамен РД 00158758-26-98ООО «ТюменНИИгипрогаз» Управление по бурениюгазовых и газоконденсатныхскважин Департамента подобыче газа, газовогоконденсата, нефтиРаспоряжениеОАО «Газпром»№ 58 от 12.04.2005Датавведения вдействие,срокдействия26.04.2005 01.08.200527. СТО Газпром2-3.2-027-2005Документы нормативные дляпроектирования, строительства иэксплуатации объектов ОАО «Газпром»Буровые растворы. Методикавыполнения измерений показателямеханодеструкции водных растворовполимеровВзамен РД 00158758-27-98ООО «ТюменНИИгипрогаз» Управление по бурениюгазовых и газоконденсатныхскважин Департамента подобыче газа, газовогоконденсата, нефтиРаспоряжениеОАО «Газпром»№ 58 от 12.04.200526.04.2005 01.08.200528. СТО Газпром2-3.7-028-2005Документы нормативные дляпроектирования, строительства иэксплуатации объектов ОАО «Газпром»Методика расчета волновой нагрузки наледостойкую стационарную платформуООО «ВНИИГАЗ»Управление техники итехнологии разработкиморских месторожденийДепартамента по добычегаза, газового конденсата,нефтиРаспоряжениеОАО «Газпром»№ 60 от 25.04.200523.05.2005 12.08.200529. СТО Газпром2-3.7-029-2005Документы нормативные дляпроектирования, строительства иэксплуатации объектов ОАО «Газпром»Методика расчета ледовых нагрузок наледостойкую стационарную платформуООО «ВНИИГАЗ»Управление техники итехнологии разработкиморских месторожденийДепартамента по добычегаза, газового конденсата,нефтиРаспоряжениеОАО «Газпром»№ 60 от 25.04.200523.05.2005 12.08.200516


Figura 2. Preparação de umaprótese viva de pele.da pele, assim como os nervos, que informamo organismo sobre a sua interaçãocom o ambiente. A interface entre aepiderme e a derme normalmente não éplana e sim papilar, aumentando a superfíciede contato e permitindo que a pele seestique sem se romper. Dentro da dermeencontram-se também as estruturas quesão derivadas da epiderme, como pêlos,glândulas sudoríparas e sebáceas. Embaixoda derme encontra-se a hipoderme, acamada frouxa de tecido conjuntivo queune a pele aos órgãos subjacentes. Elapermite, por exemplo, que a pele deslizesobre os músculos.As lesões extensas de pele e mucosassão seguidas de distúrbios graves,freqüentemente fatais, e requerem intervençãourgente visando a restituição dasua integridade. O caso de queimadurasgraves, tanto térmicas quanto químicas, éum exemplo típico e freqüente dessaslesões. Quando as queimaduras são deprimeiro ou segundo grau, somenteas camadas superficiais sãoatingidas. Os restos de célulasepidérmicas sobre a membranabasal, ou as estruturas derivadasda epiderme que se encontramno interior da derme (por exemploos bulbos capilares), podemgarantir a regeneração cutânea. Aconduta médica, nesse caso, dirige-seessencialmente para o alívioda dor, garantia do equilíbriode líquidos biológicos, proteçãoda área queimada contra a infecçãoe o atrito físico. A dificuldadedessa tarefa é proporcional à extensãodas lesões. As queimadurasmais graves, que destroem aepiderme, a derme e os tecidossubcutâneos representam um problemamuito mais complexo, jáque a regeneração espontânea da pele nãoé mais possível. O tecido conjuntivosubjacente envolve-se numa reação exacerbadade reparo, conhecida como“granulação”, cuja retração e fibrose progressivacausam extensas cicatrizesdesfigurantes que, freqüentemente, imobilizamos movimentos das articulações.Nesse caso, a única solução é a substituiçãoda pele nas regiões queimadas porpele transplantada. Curiosamente, o transplanteda pele heteróloga (de um outroindivíduo) é muito mais complexo do queo transplante de órgãos internos. Como apele representa a interface do organismocom o mundo externo, as célulasespecializadas que nela se alojam sãoextremamente competentes em induziruma resposta imune de defesa e de rejeiçãoa qualquer tecido estrangeiro. O enxertoda pele de outro indivíduo (comexceção de irmão gêmeo) é sempre rejeitado,mesmo na presença de tratamentoimunossupressor. Portanto, a única soluçãoé o transplante autólogo da pele (dopróprio paciente). Quando a lesão é pequena,isso é possível, mas quando asuperfície queimada é grande, muitas vezesnão existe área doadora adequada. Asolução, nesse caso, é recorrer àbiotecnologia de manipulação in vitro decélulas do paciente, visando gerar umaprótese celular viva, que propiciará a regeneraçãode tecidos cutâneos destruídos.A tecnologia do cultivo de célulashumanas está hoje suficientemente aprimoradapara obter uma grande massacelular a partir de material inicial exíguo.Por exemplo, a partir de 0,5 a 2 cm 2 depele, pode- se obter, em 20 a 30 dias umasuperfície de queratinócitos cultivados,que se aproxima de um metro quadrado.Consequentemente, os ensaios de obtençãode próteses vivas de pele cultivada apartir da biópsia do próprio paciente foramfeitos, as metodologias aprimoradas, eos tratamentos usando esse tipo de prótesesestão disponíveis no exterior e, mais recentemente,nos laboratórios do ProgramaAvançado de Biologia Celular Aplicado àMedicina, da Universidade Federal do Riode Janeiro.O preparo da prótese começa retirando-seum fragmento de 1 – 2 cm 2 de pele.O tecido é fragmentado e digeridoenzimaticamente. As células vivas obtidassão cultivadas em condições que favoreçao crescimento de queratinócitos, ao mesmotempo que inibem a proliferação defibroblastos. Em condições normais decultivo, os fibroblastos proliferam maisrapidamente que os queratinócitos impedindoa expansão dos mesmos. Ao longodo crescimento, a cultura pode ser expandidapor repiques sucessivos. Após 4 a 10dias de cultivo em confluência celular,remove-se integralmente a epiderme cultivadados frascos de cultura com ajuda deenzimas. A epiderme é fixada em gaze, ea prótese pode ser transportada em gelopara a aplicação cirúrgica.O cultivo e a obtenção das prótesesepidérmicas, tal como descrito, são plenamentesatisfatórios quando a prótese éaplicada sobre uma camada de dermeparcialmente preservada. A membranabasal, indispensável para a integração daprótese com o tecido subjacente é produzidapor ambas as camadas, a epiderme ea derme, e a sua formação é acelerada napresença dos dois tecidos. Na presença daderme, a camada epidérmica, originalmenteplana, formará a estruturapapilar, aumentando a resistênciafísica e, em um período relativamentecurto (semanas ou poucosmeses), o enxerto terá asqualidade funcionais e estéticasequivalentes à pele original.Esse tipo de tratamento podeser aplicado também em casosnos quais a assistência médicarequer a ablação de superfíciesmais ou menos extensas de tecidocutâneo. Essa ablação podeser preventiva ou corretiva, comopor exemplo nos casos de nevusgigante (sinais escuros gigantes),onde a ablação de tecidos anormaispode prevenir uma posteriorderiva para o câncer de pelegrave, o melanoma. É claro quenesses casos os resultados funcionaise estéticos são igualmente importantes.De maneira semelhante, as prótesescelulares da epiderme podem ser usadasem tratamento de manchas hipercrômicas,ou hipocrômicas como as encontradas novitiligo. O cultivo de epiderme do fragmentobiopsiado inclui os queratinócitos eos melanócitos. A cor da prótese seráaproximadamente equivalente à cor dotecido doador, já que o equilíbrio quantitativoentre os dois tipos celulares e aprodução da melanina é uma propriedadeintrínseca do tecido. O procedimento nessecaso envolve (a) a retirada de umasuperfície pequena da pele normal dopaciente, (b) o cultivo da epiderme até aobtenção da superfície suficiente para cobriras regiões hipocrômicas, (c) a abrasãoda pele nessas regiões até a retirada daepiderme, e (d) a sua substituição porBiotecnologia Ciência & Desenvolvimento 17


epiderme cultivada, que terá a cor natural.Infelizmente, em muitos casos, a dermenão é preservada para receber o transplanteda epiderme. Além dos casos de queimadurasgraves, que envolvem os tecidossubcutâneos, esse problema ocorre notratamento de lesões cutâneas degenerativascrônicas, como ulcerações extensas associadascom lesões vasculares, que ocorrem,por exemplo, na diabete crônica, ouem caso de desenvolvimento de lesõescancerosas profundas, que requerem aablação de tecidos degenerados erestituição da continuidade cutânea.A interação da epiderme transplantadacom o tecido conjuntivo emáreas recém- descobertas, ou comtecido de granulação jovem formadono lugar de queimaduras relativamenterecentes, é razoável. Entretanto,essa interação é muito fracano tecido de granulação crônico ounas ulcerações. A reconstituição deuma pele com as propriedade mecânicasadequadas é difícil e podelevar meses ou anos. Nesses casos, asolução é o preparo de próteses coma estrutura dermo-epidérmica.A proposta mais simples é oplaqueamento de queratinócitos sobreum suporte acelular orgânicobiocompatível, tal como as placas deacetato de ácido hialurônico, polímerosglicídicos, ou colágeno, que possa serassociado ou não a outros componentesda derme, como os glicosaminoglicanos,elastina ou fibronectina. Esses substratosoferecem um suporte físico facilitando amanipulação da prótese, que, nesse caso,não requer o tratamento enzimático paraFigura 3. Uma prótese pronta paraser aplicada em um paciente.remoção da camada epidérmica dosubstrato de cultivo. A capacidade deadesão da prótese pode ser diminuída pormodificações causadas pelo tratamentoenzimático citado. Após o transplante, osubstrato é lentamente absorvido pelotecido subjacente, e o tecido cicatricialprogressivamente estabelece uma interaçãofuncional com a epiderme. Uma variantedesse método é o uso de pele humanacadavérica, acelular e tratada de maneira aconservar a estrutura e a composição químicanatural.A proposta mais complexa e funcionalé o preparo da prótese dermo-epidérmica,onde a derme também contem células doO Programa Avançado de Biologia Celular Aplicada à Medicina (PABCAM)foi implantado na UFRJ, com financiamento específico da PETROBRAS, tendocomo objetivo promover prestação de serviços, desenvolvimento de novastecnologias e formação de recursos humanos para assistência médica queenvolva emprego de conceitos e técnicas de biologia celular e molecular.Atualmente, o PABCAM engloba o Laboratório de Transplante Autólogo deMedula Óssea e o Banco de Células do Rio de Janeiro (BCRJ). O BCRJ é o únicobanco de células humanas e animais da América Latina, funcionando regularmentedesde 1989. Além da manutenção e distribuição de linhagens celulares,o BCRJ oferece serviços em biotecnologia de células humanas e animais, taiscomo desenvolvimento e caracterização de linhagens celulares e hibridomassecretores de anticorpos monoclonais, testes de citotoxicidade, identificação decontaminantes e descontaminação de linhagens celulares, pesquisa e desenvolvimentode novas tecnologias e formação de recursos humanos na área demanipulação in vitro de células humanas e animais.O projeto de desenvolvimento de próteses celulares para tratamento delesões cutâneas está sendo desenvolvido no PABCAM em colaboração com oServiço de Cirurgia Plástica do Hospital Universitário Clementino Fraga Filho,da UFRJ, sob a direção da Professora Dra. Thalita Franco, e com o Centro deTratamento de Queimados do Hospital da Força Aérea do Galeão, sob aresponsabilidade do Dr. Marcos Aurélio Leiros da Silva.próprio paciente. Nesse caso, simultaneamentecom o cultivo de queratinócitos,estabelece-se uma cultura de fibroblastos.Após expansão, os fibroblastos são inoculadosno interior de um gel de colágeno,formando uma estrutura tridimensionalequivalente à derme. Tendo estabelecidoessa camada, os queratinócitos sãoplaqueados na sua superfície, constituindoem poucos dias uma prótese viva, equivalentea um fragmento de pele. Como acamada de fibroblastos pode ter a espessuradesejada, essa prótese pode serusada para restituir o volume dostecidos queimados ou retirados cirurgicamente.Após o transplante,os fibroblastos secretam a novamatriz funcional, a camada decolágeno é vascularizada, restabelecendoa circulação sanguínea elinfática. Os resultados desse tratamentosão amplamente satisfatórios,tanto do ponto de vista funcionalquanto estético.Os grandes centros médicos europeuse norte-americanos já utilizamrotineiramente a técnica depróteses dermo-epidérmicas. Emnossos laboratórios, a utilização dessaspróteses mais complexas estáainda na fase de experimentaçãolaboratorial. Em termos gerais, umadas limitações do uso de próteses celularesde pele é o seu alto custo, e o temponecessário para a obtenção da prótese desuperfície extensa (2 a 3 semanas). No casode queimados, o paciente requer umaassistência médica intensiva durante essetempo. A outra é a complexidademetodológica da produção das prótesesvivas.Os aparelhos modernos demonitoramento e análise de imagens médicasou de análises clínicas moleculares sãosusceptíveis de automação. Caros no momentodo investimento inicial, a sua manipulaçãoé do domínio de um especialistageral em mecânica e eletrônica modernas,sendo a possibilidade do uso desses aparelhosquase imediata. A manipulação decélulas humanas in vitro e o preparo depróteses celulares requer uma competênciapessoal de biotecnólogos que dominemplenamente a biologia celular e atecnologia do manuseio in vitro de célulasvivas. A manipulação é extensa e complexa,e deve ser feita em condições detrabalho extremamente rigorosas, já que oproduto final será introduzido e incorporadono corpo humano. Essa competência éfruto de um aprendizado necessariamentelongo. Sem um esforço adequado na formaçãode recursos humanos nessa especialidade,os progressos serão lentos.18 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


NOVARTIS


O MAMMALYZER difere deoutros trabalhos realizados até opresente momento, principalmentepela realização do módulo decasamento de imagens. Atravésdo uso de uma rede neuronaldensa, baseada nos mapas autoorganizantesde Kohonen (SOM)[Koho90], foi possível criar umatransformação rápida comconservação topológica. A consistênciado mapeamento é adquiridapelo processo iterativo de aprendizadoda carta. Pares de pontos correspondentessão determinados através de um operadorde interesse e de uma nova regra de aprendizagem.O casador é inicializado com ummapeamento de um para um de cada pixel/voxel de uma tomografia nativa para umneurônio. Os pesos da rede são inicialmentesetados de maneira a descrever as característicasde cada pixel/voxel, tais como seu tomde cinza e seus vetores de gradientes. Em umsegundo passo, cada ponto da imagem comcontraste que não se encontra em um platô(vetores de gradientes não nulos) é apresentadoà rede em uma ordem arbitrária. Aaplicacão de regras de aprendizagem especiaisresulta, então, em uma tomografia nativaadaptada (vide fig. 6). O cálculo da absorçãode agente de contraste pode então ser realizado.6. Metodologia de Compensação deDeformações TissularesNova regra de aprendizagem SOMA característica básica em deformaçõeselásticas de tecidos vivos é o fato de essestecidos apresentarem deslocamentos locaispropagados de forma elástica. Esse processopode ser simulado em redes de Kohonen(SOM) [Koho90] por meio de alterações naregra de aprendizado. A fim de evitar aclusterização (formação de agrupamentos)de pontos de imagem semelhantes, a regra deaprendizado foi modificada para de propiciaruma adaptação dos pesos da vizinhança do“neurônio vencedor” em sentido paralelo àadaptação deste [HuRaVW96] [HuVW96]. Essemétodo simula os deslocamentos e deformaçõeslocais que ocorrem em função de movimentosrespiratórios. A fig. 7 mostra as diferençasentre o processo de aprendizagemsugerido por Kohonen e o método implementadono módulo de casamento de imagensno MAMMALYZER.Determinação dos pontos de imagem(pixel ou voxel) correspondentes entrecortes/volumes nativo e Gd-DTPAPara que o “aprendizado” dos deslocamentosde tecido fosse possível, foi necessáriotambém que se alterasse a regra propostapor Kohonen para a escolha do “neurôniovencedor” na determinação da vizinhançapara a adaptação dos pesos. O enfoqueFigura 7: A nova regra de adaptação(MR-Matching) simula a elasticidade dotecido ao sofrer deformações.extremamente simples de detecção do “neurôniovencedor” por meio do cálculo dadistância euclidiana entre um padrão apresentadoe os pesos de entrada do neurônio foiestendido no MAMMALYZER a fim de representarcontextos locais de imagem. Omódulo de casamento de imagens utiliza umoperador de interesse [HuVW96], quecalcula uma medida de similaridade decontextos tissulares a fim de determinar ovencedor. Esse operador de interesse podeser definido pelo usuário. Experimentos demonstraramque uma soma ponderada dosseguintes parâmetros de interesse serve comomedida de similaridade de contextos adequada[HuVW96]:• Distância de tons de cinza• Distância média de tons de cinza, calculadapor meio da média de todos os tonsde cinza em uma janela centrada, respectivamente,nas posições do neurônioenfocado e do ponto enfocado no padrãode treinamento.• Distância espacial. Refere-se à distânciaeuclidiana entre a posição do ponto emquestão no padrão de treinamento e doneurônio x,y observado.• Distância da norma dos gradientesFigura 8aFigura 8cFigura 8eFigura 8bFigura 8dFigura 8f• Ângulo entre os vetores degradiente do neurônio e do ponto.Calculado como produto escalardos vetores de gradiente normalizados.O neurônio que, dentro deuma determinada janela, apresentedistância mínima do pixel /voxelapresentado como padrão de entrada,segundo a medida acima, é o“vencedor”. Na figura 8, pode-seobservar os efeitos desse métodoquando aplicado a uma imagem de umasimples esfera (fig. 8a), quando “casada” comsi mesma após sofrer uma deformação (fig.8b). A subtração de imagens pode ser observadaem fig. 8c. A imagem resultante daadaptação é vista em fig. 8d e o resultado deuma subtração de imagens após a correção nafig. 8e. Na fig.8f, podem-se observar os vetoresde deslocamento de alguns pixel durantea adaptação.7. ResultadosO MAMMALYZER foi testado em conjuntosde dados de diferentes pacientes deambos os hospitais e clínica citados, utilizandoo modo de processamento bidimensional(comparação unicamente de cortes correspondentes).Resultados obtidos com MAM-MALYZER corresponderam àqueles obtidospelo pessoal médico. Os dados do HospitalUniversitário de Bonn, por apresentarem 21cortes de 4 mm de espessura por volume,permitiram também uma análise tridimensional.O casamento de imagens, volume avolume, permite uma eliminação mais exatados artefatos de movimento. Os dados deKaiserslautern, por apresentarem somente 10cortes de 7 mm de espessura por volume, nãopermitem esse tipo de processamento, o quelimita o tamanho de tumores detectáveis emimagens dessa qualidade a 3 ou 4 mm.Um exemplo do resultado de uma seqüênciade análise pode ser encontrado nafig. 9, estando a imagem nativa representadana fig.9a, a imagem com contraste na fig.9b,a subtração de imagens após a correção nafig. 9c, e o resultado de processamento nafig.9d. Neste exemplo, a região suspeita marcadaé branca. Na interface de usuário (GUI),regiões suspeitas são marcadas de vermelho.O tempo de processamento bidimensionalgira em torno de 20 seg./volume (10 cortes a256x256) com o método FAST e 6 min./volume com ACCurate, em uma estação SunSPARC 5 convencional.8. Utilização do Sistema EspecialistaCyclops para o Controle doProcesso de AnáliseUm dos problemas associados ao presenteenfoque está relacionado com o fato de quea maioria dos parâmetros dos módulos decasamento de imagens e de marcação deabsorção de contraste depende fortementeBiotecnologia Ciência & Desenvolvimento 23


Figura 9aFigura 9bFigura 9cFigura 9ddas características das imagens em si, comotempo de eco (TE), tempo de relaxação (TR),espessura de corte, campo de visão e resoluçãode imagem. O conjunto de parâmetrosdefinidos para geração de um volume detomografias é chamado de protocolo deaquisição. Nós desenvolvemos um conjuntode parâmetros estandardizados, queopera de forma estável com as seqüênciasconvencionais de MRM efetuadas nos tomógrafosmarca Picker de 1.0 Tesla dacitada clínica em Kaiserslautern. Esses parâmetrosnecessitam de ser fortemente modificadosse se utilizam imagens efetuadas emaparelhos de características diferentes ouefetuadas com um protocolo de aquisiçãode imagem diferente. Se essa adaptação deparâmetros tem de ser efetuada manualmentepelo usuário, com a finalidade deprocessar imagens de uma outra clínica,por exemplo, isso pode levar a um demoradoprocesso de tentavia e erro, que, alémdisso, ainda pode levar a resultados deprocessamento incorretos. Ademais, não seespera que um sistema desenvolvido paraser utilizado por radiologistas, de formasimples e intuitiva, requeira, para o seu uso,conhecimentos especializados sobre processamentode imagens. Um outro fatorimportantíssimo na parametrização da análiseé também a extensão dos artefatos demovimento. Esses necessitam de seremlevados em conta durante a parametrizaçãodo módulo de casamento de imagens (matcher).Por essa razão, as seqüências de análisede ressonâncias magnéticas de mama doMAMMALYZER foram modeladas sob osistema de análise de imagens baseado emconhecimento Cyclops [VW96][VW97], oqual é um sistema especialista que vemsendo desenvolvido conjuntamente entre aUFSC e a Universidade de Kaiserslautern eque utiliza técnicas de Inteligência Artificial(IA) de configuração e planejamentopara efetuar uma combinação ótima deoperadores de imagens e de seus conjuntosde parâmetros, para o processamento deum conjunto determinado de imagens, baseado:a) em parâmetros das próprias imagens,b) em conhecimento sobre processamentode MRM ec) em resultados previamente obtidos porprocessamentos anteriores.Um dos objetivos principais para amodelagem da análise de MRM sob osistema especialista supracitado foi o depossibilitar a utilização automatizada dosresultados do cálculo da extensão das disparidadesinter-volume (quantificação automatizadados artefatos de movimento,vide fig. 6) e de conhecimentos acerca deinterrelacionamentos entre parâmetros deimagem e parâmetros de módulos (operadoresde imagens) para uma escolha ótimade sequências de análise de parâmetros deoperadores. Dessa forma, o usuário nãotem de realizar o processo de escolha entreas seqüências de análise FAST e ACCuratenem tem de se preocupar com a escolha dosparâmetros adequados, uma vez que a seqüênciade análise é planejada, parametrizadae tem sua execução controlada pelosistema especialista Cyclops,o qual se comunicacom o MAMMALYZER.9. Trabalho FuturoO próximo passo no trabalho futuro é arealização de um estudo de validação extensivodo MAMMALYZER por meio de umestudo clínico com um grande conjunto depacientes. Um experimento utilizado MAM-MALYZER no quotidiano radiológico já foiiniciado com a transferência do sistema paraestações DEC Alpha e a instalação a títuloexperimental do sistema na Clínica RadiológicaBudenbrook & Blasinger em Mainz, naAlemanha. A instalação do sistema no CDPI,no Rio de Janeiro, está prevista para meadosde fevereiro de 1999.10. Referências[Dalton88] Dalton B.L. and Boulay G. (1988).Medical Image Matching. SPIE Vol. 914 MedicalImaging II, 456-464.[Heyw90] Heywang-Köbrunner, Sylvia H.:Contrast-Enhanced MRI of the Breast. Kärger/Schering, Basel, 1990.[HuVW96] Huwer, S., v.Wangenheim, A.:MAMMA-LYZER: An Approach for AutomaticDetection of Breast Cancer by AnalyzingContrast-Enhanced MRI-Mamographs. AIM-96 - Symposium on Artificial Intelligence inMedicine. Stanford University, March, 1996.[HuRaVW96] Huwer, S., Rahmel, J.,v.Wangenheim, A.: Data-Driven Registrationfor Local Deformations. Pattern RecognitionLetters. North-Holland, 1996.[Kaiser93] Kaiser, Werner, Diedrich, K.,Reiser, M. und Krebs, D.; Moderne Diagnostikder Mamma. Geburts- u. Frauenheilkunde,pp.1-14, 1993.[Koho90] Kohonen T. The Self-OrganizingMap. Proceedings of the IEEE, Vol. 78, No. 9,1464-1480 (1990).[Makabe94] Makabe, Manuela; Diagnoseunterstützungin der kontrastmittelverstŠrktenMR-Mammo-graphie. Dissertação, FakultŠt fürTheoretische Medizin der Ruprecht-Karl-UniversitŠtzu Heidelberg, Heidelberg, 1994.[VW96] v. Wangenheim, Aldo: Cyclops: EinKonfigurationsansatz zur Integration hybriderSysteme am Beispiel der Bildauswertung.Dissertação, Universität Kaiserslautern, 1996[VW97] v. Wangenheim, Aldo: WissensbasierteBildanalyse in der Medizin. DISKI 147,360 pp, Infix Verlag, Bonn, 1997.24 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


MONSANTO


Figura 2: Grânulos de polifosfato estocadodentro dos microorganismos nofinal da fase aeróbia - Aumento de1000 XDiferentemente do nitrogênio, nãoexiste forma gasosa de fósforo.Consequentemente, o fósforo precisa serconvertido à forma sólida para, então, serremovido do sistema.A assimilação biológica de fósforo parao crescimento bacteriano e aumento dabiomassa não necessita absorver mais queFigura3: Grânulos de substrato(Polihidroxibutirato) armazenado nosmicroorganismos no final da faseanaeróbia - Aumento de 1000 X2% desse elemento. Entretanto, sob determinadascircunstâncias, certas bactérias,como a Acinetobacter sp., podem acumularfósforo no interior de sua célula, atravésdo fenômeno chamado “luxury uptake”,chegando a cerca de quatro vezes mais quesuas necessidades nutricionais. Para tanto,é necessário que esses microorganismospassem por alternância de condiçõesambientais com respeito a presença eausência de oxigenação.Em condições anaeróbias, essesmicroorganismos são capazes de transportarsubstratos simples (ácidos orgânicosvoláteis) para dentro de sua célula e estocálos,usando como fonte de energia asreações bioquímicas ATP-ADP, liberandofosfato para o meio. Essa capacidade lhespermite uma competitiva vantagem paraseu crescimento, necessária para sua sobrevivência,em virtude de sua baixa taxade reprodução nas condições normais doprocesso. A fase anaeróbia serve aindapara gerar os substratos simples que, juntocom os existentes no esgoto afluente, permitirãoo desencadeamento do processo.Em condições aeróbias, os substratosestocados no interior do microorganismosão então consumidos e, o fósforo, assimiladoe estocado na forma de grânulos depolifosfato em seu interior (Figuras 2 e 3).Assim, o processo Phoredox prevê trêsdistintos ambientes operacionais, conformemostrado na Figura 4.O primeiro estágio é anaeróbio, ondeentra o esgoto afluente (pré decantado) ea recirculação do lodo dos decantadoressecundários. Nessa fase, as P-bactérias transportame estocam o substrato sem a presençade oxigênio. No segundo estágio,em ambiente anóxico (sem oxigênio livre,mas com oxigênio combinado na forma denitrato), ocorre a desnitrificação, recebendoa recirculação da zona aerada, rica emnitratos, para que seja convertido em nitrogêniogasoso. O último estágio, aeróbio,ocorre a nitrificação, cujo nitrato formadoserá recirculado para a zona anóxica, alémda assimilação e estocagem do fósforopelos microorganismos.Esse processo consegue atingir remoçõesacima de 90% de nutrientes e vemconseguindo modificar o estado trófico dolago Paranoá.Os modelos de estado tróficoBernhardt (1982) propôs uma conexãoentre o uso desejado pela comunidade deum determinado reservatório e o nível detrofia máximo que ele poderia atingir. Olago Paranoá é principalmente usado paralazer e esportes aquáticos, o que requerum estado mesotrófico.Existem diversos parâmetros que podemser utilizados para classificar um lagono nível trófico. Um dos mais usados é ofósforo, pela sua facilidade de modelagematravés de um balanço de massa.Alguns estudos da Organização Européiapara a Cooperação Econômica e Desenvolvimento– OECD apontaram que, paraáguas de lagos temperados, concentraçõesde fósforo na ordem de 27 mg/m 3 teriam65% de probabilidade de ser um lagomesotrófico (Bernhardt, 1982). Por outrolado, o Centro Pan-americano para EngenhariaSanitária e Ciências do Meio Ambiente– CEPIS tem proposto para lagos tropicais,que concentrações de fósforo de 40 mg/m 3teriam 70% de chance de atingir esse estado(Sallas, 1991). Isso é devido ao fato de quea maior temperatura da água e a radiaçãosolar permitem uma maior absorção denutrientes, um mais rápido metabolismo dosmicroorganismos e uma maior velocidadede sedimentação, o que acarreta aumento nacapacidade de retenção do fósforo no reservatório.Conhecendo-se os usos que foram propostospara o lago e a concentração defósforo que manteria o estado trófico adequadoàqueles usos, podemos estimar acarga máxima tolerável que poderia serlançada em suas águas. É importante salientarque devem ser consideradas todas asfontes pontuais e difusas, como as descargasde esgotos, as galerias de águas pluviais, ostributários, o escoamento superficial e outrosque cheguem de alguma maneira àquelaságuas.Assim, Sallas e Martino (1991) propuseramuma ferramenta de controle e planejamentoda qualidade de água de um lagotropical, baseada no balanço de massa mostradopela seguinte equação:[P] = concentração de fósforo (mg/m 3 )P in = carga de fósforo (g/m 2 .ano)T w = tempo de retenção (anos)Z = profundidade média (m)Aplicando-se o modelo aos dados físicosdo lago Paranoá, podemos estimar que acarga máxima tolerável de fósforo que podeser lançada em suas águas é de, aproximadamente175 kg/d.A evolução da qualidade daságuas do lago ParanoáO monitoramento limnológico do lagoParanoá é feito em 11 pontos, distribuídosnas cinco áreas (braços) do lago. As amostrassão coletadas quinzenalmente, a ummetro de profundidade, e mensalmente comperfis verticais em 5 pontos. Os dados dostributários são medidos mensalmente e usadospara o cálculo das cargas afluenBiotecnologia Ciência & Desenvolvimento 31


O programa de balneabilidade, além deinformar ao público as condições bacteriológicasda água, serve ainda como indicaçãode possíveis lançamentos clandestinos deesgotos. Esses dados são avaliadossemanalmente e, emcaso de apresentarem algumaalteração na qualidade daágua, entram em cena as equipesde pesquisa de ligaçãoclandestina. Por meio demétodos modernos de filmageme televisionamento, alémde testes de fumaça e corante,identifica-se a origem doproblema para que possamser tomada as medidas necessáriaspara sua correção.Outras informações relevantesa respeito do ecossistemado lago Paranoá vêmsendo obtidas através dosestudos sobre biomanipulação.Esse projeto tem comoobjetivo o manejo da cadeiaalimentar daquele ecossistema,de maneira a auxiliar namelhoria da qualidade daágua. Os resultados apontarama possibilidade de reduzira biomassa algal pela reduçãodo aporte interno defósforo, com o controle doestoque pesqueiro e/ou a introduçãode peixes filtradores,como a carpa prateada(Starling, 1998). Isso tem levadoa considerar a possibilidadede liberar a pesca em grande escala (usode tarrafas) no lago, como forma de reduzir oestoque pesqueiro, o qual encontra-se emfase de negociação com o IBAMA.ConclusãoFigura 4: Processo Phoredox.tes. O efluente das estações de tratamentosão analisados diariamente. As fontes difusas,ligações clandestinas e descargas deáguas pluviais são estimadas, de acordo comAnjos (1991).Por intermédio de um amplo programade esgotamento sanitário da bacia do lagoParanoá e da construção das novas estaçõesde tratamento de esgotos com remoçãobiológica de nutrientes, foi possível reduziro aporte de fósforo ao lago de 519 kg/d, em1989, para 128 kg/d, em 1998. Consequentemente,as concentrações de fósforo eclorofila mostraram significantes reduções,conforme mostrado nas figuras 5 e 6 seguintes.Pereira e Cavalcanti (1996) mostraramtambém significativas melhorias em outrosparâmetros como oxigênio dissolvido, nitrogênioe transparência da água.As condições de balneabilidade do lagoFigura 5–Concentração de fósforo no lagoFigura 6 – Concentração de clorofila no lagosão avaliadas semanalmente, através de 40pontos distribuídos por todo o lago, preferencialmentenas margens de maior acessode público. A análise é baseada na determinaçãodas concentrações de coliformes fecaise os pontos são classificados de acordocom a Resolução CONAMA 020/86.Em termos de balneabilidade, apenas65% do lago era considerado próprio paracontato primário, em 1990. Atualmente, 95% está apropriado para lazer e recreação,restando hoje as áreas próximas às estaçõesde tratamento, que são interditadas porrazões de segurança.Os programas complementaresO uso de biotecnologia na recuperaçãodo Lago Paranoá tem sido fator relevantepara que se alcancem os objetivos de tornaro lago mais útil para a comunidade. Aspesquisas efetuadas vão desde o desenvolvimentode tecnologias de tratamento de esgotos,capazes de fazer com que pequenosmicroorganismos alterem seu padrão metabólicoe passem a absorver quantidadesmaiores de nutrientes que suas necessidadesnutricionais, até a possível introdução detécnicas de biomanipulação no reservatório.ReferênciasFigura 7: Lago Paranoá.1. Altafin,I.G.;Mattos,S.P.; Cavalcanti,C.G.B.;Estuqui,V.R.(1995) Paranoa Lake- Limnology and Recovery Programm inLimnology in Brazil.2. Anjos,E.F.; Borges,M.N.; Ferreira, V.P.(1991). Uso do solo e cargas de nutrientesna bacia hidrográfica do lago Paranoá.Internat. Conf. On Eutrophicationand Water Supply – Brasília.3. Bernhardt,H. (1982).Thoughts on usingthe results of of the OECD examinationprogram in lake protection. IWSASpec.Conf. in Eutrophication.4. Pereira, C.E.B. e Cavalcanti, C.G.B.(1996) Lago Paranoá a caminho da recuperação.XXIII Encontro dos ServiçosMunicipais de Águas e Esgotos – ASSE-MAE.5. Sallas,H.J. e Martino,P.(1991). A simplifiedphosphorus trophic state model forwarm water tropical lake. Water Research,25(3), 341-3506. Starling,F.L.R.(1998) Development ofbiomanipulation strategies for the remediationof eutrophication problem ina urban reservoir – lago Paranoá. Thesisof doctorate in the University of Stirling.32 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


AGREVO


RUMOS DAOPINIÃOBIOTECNOLOGIAA INTRODUÇÃO DA SOJA ROUND UP READY E ALGUMAS QUESTÕES POLÊMICASDecio ZylbersztajnProf. Dr. do Depto de Administração da FEA/USPCoordenador Geral do PENSASérgio Giovanetti LazzariniPhd candidate - Washington University/E.U.APesquisador do PENSACláudio A. Pinheiro Machado FilhoDoutorando do Depto de Administração da FEA/USPPesquisador do PENSAApresentaçãoPENSAEm geral, nas discussões em torno dos impactos da biotecnologia, ocomum é observar somente os impactos trazidos para o segmento agrícola,e as implicações para a organização da indústria de insumos. Pouco se temanalisado sobre os efeitos que a biotecnologia pode trazer para o sistemaagroindustrial como um todo, até os consumidores finais.Durante o VIII Seminário Internacional PENSA de Agribusiness, realizadoem outubro de 1998, foi apresentado um tema para discussão em tornodos rumos da Biotecnologia e seus impactos para os Sistemas AgroindustriaisBrasileiros. O objetivo do tema apresentado foi justamente de imprimiruma visão mais sistêmica a esta discussão, enfocando também os potenciaisimpactos da biotecnologia para os setores à jusante do segmento agrícola,até o consumidor final. Neste ensaio, procuramos elaborar uma síntese dotema apresentado no Seminário, destacando especialmente algumas consideraçõessobre 3 questões polêmicas que em geral envolvem as discussõessobre o desenvolvimento da biotecnologia nos agronegócios.Dentro do enfoque sistêmico, não podem ser desconsiderados osimpactos decorrentes da biotecnologia para a sociedade em geral. Algumasprojeções indicam que a população mundial cresce a um ritmo de 90milhões de pessoas/ano. Estima-se que em 2020, a população atinja 9bilhões de habitantes, dos quais 7 bilhões estarão nos países em desenvolvimento1 . A produção de alimentos, para acompanhar o aumento dademanda terá que ser equacionada em um contexto de escassez de fatoresde produção (solo e água), considerando-se ainda os efeitos ao meioambiente que o crescimento de áreas para agricultura poderá acarretar 2 . Abiotecnologia surge como um importante fator que permite ganhos deprodutividade e aumento de oferta de alimentos, ao mesmo tempo em quepode reduzir o ritmo de exploração de novas áreas agricultáveis, gerandocom isto externalidades positivas para o meio ambiente e a sociedade comoum todo.Se, na qualidade de uma nova tecnologia, a engenharia genética permiteo desenvolvimento de técnicas de menor impacto ambiental e menor usode defensivos com base química, existe grande desinformação a respeitodos impactos da engenharia genética sobre os atributos de qualidade doproduto final, para uso humano.Entretanto, os debates sobre a evolução da biotecnologia em geral, e ocaso do lançamento da Soja Round up Ready em particular, suscitam aindauma série de questões polêmicas. A seguir, procuraremos tratar algumasdestas questões a partir de percepções existentes na sociedade em geral,procurando trazer alguns elementos novos para debate.Três Questões Polêmicas:A introdução de materiaiscom genes modificados podegerar entraves à comercializaçãoexterna da soja brasileiraAo invés de se gerar restrições ao desenvolvimento tecnológico,o mais recomendado é estruturar mecanismos adequados decoordenação, com base no suprimento de bens públicos ecoletivos, incentivos e controles.Aspecto crucial diz respeito à articulação de órgãos depesquisa e associações nacionais com instâncias internacionais deregulação de GMO’s. A CTNBio é composta por especialistas ecientistas, com notório saber em biotecnologia, que participam dosfóruns internacionais que debatem e propõem normas pararegulamentar o tema, tendo uma equilibrada representação no seuconselho, de agentes públicos e privados. Dessa forma, a melhormaneira para se garantir a necessária agilidade para lidar comquestões de cunho comercial, será dando agilidade à CTNBio, paraque cumpra a sua função de modo rápido.A recente situação criada com o obstáculo à importação de sojamodificada pela indústria de esmagamento, indica que a CTNBiodeverá, no futuro, lidar com essas questões com a rapidez que asnecessidades impõem, sob pena de não conseguir cumprir o seuobjetivo que, em última análise, é de prover um bem coletivo desegurança para a sociedade. A indústria pode importar matériaprima sempre que houver vantagens comerciais, mas deve fazê-lode acordo com a lei, o organismo designado para autorizar aoperação deve ser acionado e responder em tempo adequado.Do lado das exportações de soja, o Brasil está defasado emrelação aos seus principais competidores, os EUA e a Argentina.Isso implica que no mercado internacional será cada vez maisdifícil encontrar uma partida de soja que não tenha conteúdos deGMO’s, assim sendo para outros produtos. Tendo sido autorizadosnos seus países de origem e com a difusão dessas tecnologias, ocomércio de GMO’s não será mais novidade dentro de poucosanos.O desenvolvimento de materiais modificados pode gerarganhos monopolísticos à indústria de P&D e sementesA idéia é que a inovação trazida com a biotecnologia poderiafavorecer algumas poucas multinacionais ofertantes de tais genes,em um mercado que tende a ser cada vez mais concentrado,abrindo espaço para uma conduta anti-competitiva.1Este foi basicamente o tema da reunião do Grupo Consultivo sobrePesquisa Agrícola Internacional - CGIAR, maio de 1998.2Segundo especialistas do Instituto Hudson (EUA), cerca de 2/3 dasáreas de preservação ambiental no planeta estarão ameaçadas pelanecessidade de incremento da oferta de alimentos, caso as práticasagrícolas de baixa produção persistam no futuro próximo.34 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


Há que se fazer algumas ressalvas nestesentido. Primeiro, o processo de P&D embiotecnologia envolve pesados investimentosque, por serem tipicamente irrecuperáveis(sunk) 3 , acabam determinando elevados custosde saída de empresas que se aventurem ainvestir em biotecnologia (sobre este ponto,ver Baumol et al., 1982). O resultado é,justamente, uma estrutura de mercado maisconcentrada. Mais isto não implica que, necessariamente,deva ocorrer uma condutamonopolística dos agentes, mesmo porquevárias multinacionais vêm realizando investimentosnesta área, concorrendo por mercadossimilares 4 .Segundo, o gene modificado deve necessariamenteser embutido em “veículos” adequadosàs condições regionais no Brasil, quesão dominados por empresas nacionais depesquisa com seus bancos de germoplasma(ex. EMBRAPA, COODETEC, UniversidadeFederal de Viçosa). As empresas multinacionaisvão ter necessariamente que concorrer entresi para realizar parcerias, a fim de introduzira sua “família” de genes modificados emvariedades regionalmente adaptadas.Terceiro, mesmo que possam existir margenscom os novos genes, é de se esperar quea situação final (isto é, com a presença de taisgenes) resulte em resultado superior emtermos de eficiência alocativa (ou ganho debem-estar), em comparação com a situaçãosem a nova tecnologia 5 . Em outras palavras,existem benefícios que suplantam os eventuaiscustos com a sua adoção. Vale lembrarque a Argentina já regulamentou o uso dealguns genes modificados, já existindo portantouma defasagem tecnológica do Brasilem relação àquele país, tendo sido, inclusive,verificada a entrada de materiais“contrabandeados” da Argentina.Devem ser considerados, também, oslimites impostos pela existência de variedadessubstitutas de domínio público, às quaiso consumidor, no caso o produtor agrícola,poderá recorrer sempre que as margens foremexcessivas, ou mesmo a reutilização dasemente em novos ciclos. Sob esta ótica, ouso do material modificado será uma escolhasuperior em face da variedade existente nomercado. Ainda para reforçar o argumento, areal margem a ser recolhida pelas empresasde biotecnologia será associada à sua capacidadede prover uma família de genes aolongo do tempo, o que dará um caráterdinâmico ao tema da apropriação de margens.Finalmente, existe um órgão habilitadono Brasil para lidar com a defesa da concorrência:o Conselho Administrativo de DefesaEconômica (CADE), que pode e deve seracionado para lidar com eventuais práticasanti-competitivas que possam vir a ocorrer.Não há garantias de que o produtor iráse beneficiar com a biotecnologiaOs genes modificados que devem seriminentemente introduzidos no Brasil, comoo “RR”, trazem benefícios diretos ao produtorpor resultarem em melhorias no manejo dacultura. Há indícios de uma elevada aceitaçãodos produtores pela nova tecnologia, se estaefetivamente resultar em ganhos de eficiênciana produção agrícola.No caso de genes direcionados a aprimoraratributos qualitativos do grão, o benefícioao produtor só será efetivado se existireminstrumentos de incentivos pela adoção datecnologia específica, com destaque para opagamento de “prêmios” por qualidade. Umentrave a essa questão é, sem dúvida, aescassez de infra-estrutura de armazenagemapta a lidar com diferentes padrões qualitativosdo grão sob altos volumes.Considerações FinaisEste ensaio procurou discutir alguns dosimpactos da introdução da biotecnologia nosistema agroindustrial (SAG) da soja no Brasil.Muito embora exista no Brasil uma tradiçãoem discutir questões de agribusiness apenascom foco no segmento agrícola, há que seimprimir uma visão mais sistêmica a estedebate, a fim de avaliar os impactos esperadossobre o SAG como um todo e delinearinstrumentos de coordenação necessários paraaumentar a eficiência do uso da biotecnologia.Existem duas linhas de abordagem sobreos benefícios trazidos por tal tecnologia: a) apossibilidade de aumentar a produtividadeagrícola e reduzir custos de produção, resultandoem ganhos de eficiência; e b) a possibilidadede dotar as commodities de atributosqualitativos de acordo com as exigências deconsumidores finais ou de etapas intermediáriasdo processo produtivo. Genes já desenvolvidospara a soja, com destaque para o“RR”, são baseados na primeira linha deabordagem, porém existe a possibilidade desurgimento de uma futura “família” de genesque caminham para a linha de diferenciaçãoda soja. Em ambos os casos, existem benefíciosevidentes ao longo do SAG da soja comoum todo.Porém, existem custos associados especialmente:a) a restrições internacionais ao usode organismos geneticamente modificados(GMO’s); b) à falta de infra-estrutura dearmazenagem para lidar com diferentes padrõesde qualidade da soja; c) ao possívelsurgimento de rendas monopolísticas associadasà aplicação comercial de tais genes.Contudo, tais entraves devem ser dirimidoscom um aumento da coordenação do SAG –definida como uma melhoria do suprimentode bens públicos e coletivos (infra-estruturaqualitativa de armazenagem), incentivos econtroles (“rotulagem” e “rastreamento” daprodução de GMO’s, de acordo com padrõesregulamentares internacionais) – ao mesmotempo em que devem ser acionados órgãosespecíficos (CADE) para monitorar os padrõesde concorrência na indústria.Avaliando-se conjuntamente esses doislados da questão, parece haver mais benefíciosdo que custos, especialmente se considerarmosque a biotecnologia já faz parte de umnovo paradigma competitivo do agribusiness.Este ponto deveria ser cuidadosamente observadopor órgãos de regulamentação noBrasil, controlando a liberação de genesmodificados.REFERÊNCIASBAUMOL, W. J.; PANZAR, J. C.; WILLIG,R. D. Contestable Markets and IndustryStructure. Harcourt Brace Jovanovich, NewYork, 1982.CHUNG, C. & BUHR, B. Market leveleconomic impacts of modified soybeans.Agribusiness, 13(5):469-82, 1997.MUKHERJEE, K. D. Fats and oilsbiotechnology: present and futureapplications. Anais do 6 o Congresso Latino-Americano sobre Processamento de Óleos eGorduras. Campinas, 1995.ROESSING, A. C. & SANTOS, A.B. Avaliaçãodo componente tecnológico da safra desoja 1996/97. EMBRAPA-CNPSo, Londrina,1998 (mimeo).SWANN, P. & GILL, J. Corporate Visionand Rapid Technological Change – TheEvolution of Market Structure. Routledge,1993.TEECE, D. J. Profiting from technologicalinnovation: implication for integration,collaboration, licensing, and public policy.Research Policy, 15:285-305, 1986.VARIAN, H. Microeconomic Analysis.W.W. Norton & Company, New York, 1992.ZYLBERSZTAJN, D. “Estruturas deGovernança e Coordenação do Agribusiness: Uma aplicação da Nova Economia dasInstituições”. Tese de Livre Docência apresentadaao Departamento de Economia, Administraçãoe Contabilidade/USP. São Paulo,1995, pp 238.ZYLBERSZTAJN, D. & FARINA, E. M. M.Q. Agri-system management: recentdevelopments and applicability of the concept.First Brazilian Workshop on Agri-ChainManagement, Ribeirão Preto, 1997.ZYLBERSZTAJN, D. & LAZZARINI, S. G.On the continuity of contracts: an analysis ofthe Brazilian seed industry. InauguralConference of the International Society ofNew Institutional Economics, St. Louis, 1997.3Investimentos irrecuperáveis (sunk) são aqueles nos quais ocorre perda do seu valor quando direcionados a outros usos ou usuários. Amodificação de um gene deve ter um propósito específico e, portanto, se não houver retorno com a sua exploração comercial a empresa nãopoderá recuperar o investimento realizado.4Na área de genes focados em melhorias do manejo agrícola, várias empresas já têm buscado entrar no mercado, além da Monsanto como gene "RR": Dow, DuPont, Novartis, etc.5Este é um dos casos onde uma situação monopolística pode ainda assim ser eficiente (ver Varian, 1992).Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 35


EMBRIOGÊNESEAGRICULTURASOMÁTICALevi de Moura BarrosDoutor em Genética e Melhoramento de PlantasEmbrapa - Agroindústria TropicalFotos cedidas pelo autorPré-requisito para o emprego de algumas técnicas de biotecnologia no melhoramento genético de plantas perenesO MELHORAMENTO DEPLANTAS PERENESA agricultura moderna encontra-senuma encruzilhada: ao mesmo tempo quetem o papel de suprir as necessidadesalimentícias mínimas de bilhões de pessoascarentes e as exigências seletivas daparte da população de maior poder aquisitivo,em produtos alimentícios especiais,vestuário e habitação, vem-se tornandoeconomicamente insustentável, por causados elevados custos dos insumos e dosserviços associados aos fatores de produção;e impopular, por ser mais agressiva aomeio ambiente, pela dependência cadavez maior de petroquímicos. Nessas circunstâncias,cabe ao melhoramento deplantas a importante tarefa de aumentar aprodutividade e melhorar a qualidade dosprodutos, a mais baixo custo, sem agressãoao ambiente. Será isso possível por meiodos processos convencionais, desenvolvidose aperfeiçoados ao longo da históriaagrícola do homem, ou serão necessáriosnovos procedimentos?O melhoramento de plantas, conceituadopor muitos como a arte e a ciência dealterar geneticamente as plantas em benefícioda humanidade, tem sido uma dasferramentas mais extraordinárias na lutapela melhoria da qualidade de vida dohomem, notadamente contra a fome, aindapersistente em todos os continentes. ARevolução Verde é o maior exemplo daação positiva do melhoramento genéticode plantas no aumento da produtividade,tendo resultado, inclusive, no Prêmio Nobelda Paz para o Engenheiro AgrônomoNorman Ernest Borlaug, responsável peloprograma que possibilitou triplicar a produçãode alimentos na década de 60.A importância do melhoramento estádiretamente relacionada com a dependênciaque o homem tem das plantas para usona alimentação, vestuário, habitação, saúde,educação e lazer, que torna a atividadeagroindustrial a maior empregadora demão-de-obra do planeta, não obstante somentecerca de 150 espécies serem largamentecultivadas entre as 10.000 plantashistoricamente utilizadas pelo homem. Nãoapenas a produção dos principais cultivostem aumentado extraordinariamente, masFigura 1 - Massa proembriônicatambém a resistência a doenças e a adaptabilidadea ambientes adversos têm melhoradoo desempenho de muitas espécies.Como arte, o melhoramento vem sendopraticado desde os primórdios da civilização,quando os primitivos passaram doestágio de simples colhedores para o desemeadores das espécies e tipos de interesse,sendo possível a seleção dos melhoresindivíduos graças à variação que éinerente aos seres vivos. A conceituação demelhoramento como arte deveu-se, então,à importância da habilidade do homem noprocesso que, inquestionavelmente, resultouem ganhos extraordinários, sendo asplantas mais cultivadas hoje muito diferentes,sob diversas características, dos seusancestrais primitivos.Posteriormente, com o estabelecimentoda genética e a incorporação de algumasciências relacionadas, como estatística eexperimentação, botânica, fisiologia, bioquímica,fitopatologia, solos e nutrição deplantas, entre outras, métodos e técnicasforam desenvolvidos, permitindo maiorsegurança na manipulação das característicasherdáveis das plantas, de forma que omelhoramento passou a ser ciência, fundamentadaem princípios científicos quepermitem a predição de ganhos e a avaliaçãoprecisa de resultados, superando oempirismo e a dependência exclusiva dahabilidade do melhorista, que caracteriza omelhoramento praticado apenas como arte,no estabelecimento de novas cultivares.Diversos métodos e técnicas são utilizadosno melhoramento genético de plantas,todos dependendo basicamente dociclo de vida - anual ou perene - e do modode reprodução da espécie, se deautofecundação ou de fecundação cruzada.Especificamente com plantas perenes,o emprego das técnicas convencionais demelhoramento é dificultado por diversosfatores, destacando-se o longo período dafase juvenil, a demora para a estabilizaçãoda produção, a alta heterozigosidade dosmelhores indivíduos, a falta de informaçõesgenéticas sobre as característicashorticulturais de interesse e a ineficiênciadas técnicas de melhoramento em suplantaro mascaramento imposto pelas influênciasdo ambiente. Some-se a isso o tempoe a área necessários para a obtenção devariedades melhoradas, com as decorrentesimplicações de custos no processo.A incorporação de genes/complexosgênicos, tanto nas variedades comerciais36 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


em cultivo como nas novas obtenções,também é dificultada por causas naturaisdiversas na etapa de hibridação entre espéciese, em muitos casos, pela necessidadede enfoques diferenciados para a copa eporta-enxerto. Em decorrência, nãoobstante o consenso de que as técnicasconvencionais sejam indispensáveis, ficaclaro que novos procedimentos necessitamser incorporados como complementopara que os avanços ocorram mais rapidamente,a menor custo e com maior eficiência,razão pela qual devem-se concentraresforços na aplicação de técnicas alternativasno melhoramento genético das plantasperenes.TÉCNICAS AUXILIARES DOMELHORAMENTO DE PLANTASApesar da extraordinária contribuiçãodos métodos convencionais no melhoramentode plantas, atualmente já é consensoque não se pode mais esperar ganhossignificativos de seleção nos principaiscultivos utilizando-se esses processos, emrazão por que novos enfoques são necessáriospara que aumentem as chances deocorrência de nova revolução verde.Nesse contexto, a aplicação de técnicasde biotecnologia em auxílio dos métodosconvencionais de melhoramento, pode contribuirpara a sustentabilidade da agriculturapela produção de cultivos melhorados emais compatíveis com o ambiente, especialmenteem países não desenvolvidos,onde há necessidade de tecnologias paraproblemas específicos em cultivos tropicais(Thorpe, 1994). Como exemplo, citasea uniformidade dos cultivos, resultantedo melhoramento continuado que aumentaa vulnerabilidade dos cultivos a insetose patógenos, com o decorrente acréscimoda dependência de produtos químicos esuas implicações. Reduz-se, então, a umamáxima do melhoramento: “as exigênciasdo mercado levam à uniformidade doscultivos. E a uniformidade leva ao risco dedesastre, pela vulnerabilidade genética”.Especificamente com plantas perenes,a maior dificuldade na aplicação das técnicasconvencionais de melhoramento resideno desconhecimento do controle genéticodas características de interesse, resultantedo menor esforço de pesquisa comesse grupo de plantas.A partir do desenvolvimento de técnicaspara aproveitamento de marcadoresmoleculares, ampliou-se o potencial deidentificação dos marcadores genéticos e,consequentemente, as possibilidades desucesso com o melhoramento de plantasperenes. Com as modernas técnicas debiologia molecular, foram incorporadosnovos conhecimentos sobre a estruturagenética dos indivíduos, notadamente noque se refere aos marcadores moleculares,alargando-se os horizontes para os ganhosde seleção em todos os níveis.Diversos procedimentos relacionadosFigura 2 - Calos embriogênicos emmeio líquidocom a biotecnologia têm sido adotados,com maior ou menor grau de sucesso, nomelhoramento de diversas espécies deinteresse econômico. Entre esses relacionam-se:1) a micropropagação; 2) a regeneraçãode híbridos somáticos, tantointergenéricos como interespecíficos, pelafusão de protoplastos; 3) a obtenção dehaplóides; 4) a seleção in vitro de variantessomaclonais; e 5) a transformação (Litz,1994; Mehlenbacher, 1995; Mourão Filho &Figura 3 - Embriões somáticosGrosser, 1992; Pearl et al., 1996; Thorpe,1994). Entretanto, o uso da biotecnologiano melhoramento genético das plantasdepende de protocolos de regeneração invitro a partir da cultura de células e/ou detecidos, incluindo a embriogênese somática(Litz & Gray, 1992).EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA1 - Aspectos gerais - Entre os processosde regeneração, a embriogênesesomática, que é o processo pelo qualcélulas ou tecidos somáticos (não sexuais)se desenvolvem até a formação completade uma planta através de uma série deestágios, característicos do desenvolvimentode embriões zigóticos (aqueles obtidospelo processo de fusão de gametas) (Wann,1988), é, teoricamente, a melhor opçãopara a propagação in vitro de fruteiras(Merkle, 1995), por apresentar algumasvantagens, como: 1) alta taxa de multiplicaçãocomparada a qualquer outro processode propagação; 2) escalonamento daprodução pela manutenção da cultura emmeio líquido, o que elimina a dependênciade períodos específicos de disponibilidadede material propagativo, permitindoestabelecer o período desejado para asobtenções; 3) plantio direto da muda obtidavia embriogênese somática sem necessidadede enxertia, com menor custo deprodução, além da planta ser geneticamenteigual à planta mãe, sem as influênciasdo porta-enxerto, como acontece comas plantas obtidas por métodos de propagaçãovegetativa convencionais; e, maisimportante para o melhoramento per si; 4)possibilita a transferência de genes, razãopela qual tem sido utilizada como ferramentaem estudos de desenvolvimento dasplantas (Zimmerman, 1993), propagaçãoclonal e melhoramento, tanto pela fusãode protoplastos como pela transformaçãogenética.Diversas angiospermas, incluindo algumasespécies frutíferas lenhosas, têm acapacidade de produzir naturalmente embriõesadventícios a partir de tecidos doóvulo, sendo mais comum na forma depoliembrionia nucelar, embora se registrea ocorrência, também, de monoembrionia(Litz et al., 1984; Litz, 1984). A regeneraçãopela embriogênese somática também ocorresob condições controladas, podendo serexplorada tanto para a propagação emmassa de indivíduos desejáveis, como parao melhoramento, na obtenção de plantastransgênicas. Entre as frutíferas tropicais, amanga, planta da família anacardiácia, temsido contemplada, no emprego de técnicasde biotecnologia, com protocolos para aregeneração através da embriogênesesomática (DeWald, 1989 a e b) e transformação(Subramanian, 1995). A indução invitro de embriões somáticos na manga dásea partir de tecido nucelar, tecido quegarante a identidade genética desejada, e épossível, tanto em cultivarespoliembriônicas como emmonoembriônicas, com a resposta sendogenótipo dependente (Litz & Lavi, 1997),ou seja, varia com a variedade utilizada,razão pela qual o protocolo empregadoem uma variedade nem sempre funcionaem outra, não obstante os componentesbásicos serem os mesmos. É difícil, porém,a obtenção de plantas em cultivo, pordificuldades no processo de aclimatação,que é a etapa de adaptação das plantas emcampo.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 37


A importância do estabelecimento deprotocolos para a regeneração de plantas apartir de embriogênese somática éenfatizada pelo interesse em incrementar aparticipação do Brasil como exportador nomercado internacional de frutas tropicais,atividade geradora de emprego e de renda,e alternativa de peso na recomposição daeconomia de diversas regiões do País.2 - A técnica - Nesta oportunidade sãorelatados os procedimentos, com métodose técnicas aplicadas na regeneração deplantas de mangueira por embriogênesesomática, no Tropical Research andEducation Center - Universidade da Flórida,em Homestead, Flórida. O protocolo utilizadofoi o descrito por Litz et al.(1982) emodificado por DeWald et al. (1989 a).2. 1 - Materiais utilizados comoexplantes - Foram utilizadas sementes defrutos imaturos de diferentes tamanhos(estimados em 30 a 60 dias após a floração),das cultivares Keitt, que é monoembriônica,e Hindi que é poliembriônica, da coleçãode germoplasma do Tropical Research andEducation Center - Universidade da Flórida,em Homestead, Flórida. Como fonte deexplante, ou material propagativo, utilizou-setecido nucelar, que tem a mesmaconstituição genética da planta mãe, ouseja, as novas plantas que se originam apartir desse tecido constituem um clone damesma forma que na propagação vegetativaconvencional.2. 2 - Meios de cultura - Foram utilizadosmeios de cultura para indução, manutenção,crescimento e maturação dos embriõessomáticos obtidos. O meio deindução foi uma composição do meio B5 +de Gamborg (Gamborg et al., 1968) com aadição de micronutrientes e substânciasorgânicas (Murashige & Skoog, 1962),suplementado com L-Glutamina, 2,4 - D,sacarose, e adição final do agente gelificanteGel-Gro. Os demais meios de cultura foramvariantes do meio de indução, comretirada ou alteração na concentração dealguns componentes.2. 3 - Tratamento pré-cultivo e preparaçãodo explante - Os frutos foramdesinfetados superficialmente por lavagemem água corrente, por 15 minutos,seguida de imersão por 20 minutos numasolução de hipoclorito comercial a 20%,com 5,25% de cloro ativo, três gotas doespalhante Tween 20 e, finalmente, emcondições assépticas, três lavagens emágua destilada e esterilizada.As sementes foram retiradas intactasdos frutos e seccionadas longitudinalmentedando origem a duas metades. Essasmetades, após retirado o embrião zigótico,foram cultivadas em placas de Petri (100mmx 15mm), contendo meio de indução. Asplacas foram seladas com fita Parafilm paraprevenir contaminações e armazenadas atemperatura controlada entre 23° e 25°C,na ausência de luz. Também os frascosErlenmeyer, nas fases em que se utilizoumeio líquido, foram selados com fitaParafilm.2. 4 - Condução - Os explantes foramsubcultivados para outros pontos da placajá no terceiro dia, quando surgiram osprimeiros sinais de compostos fenólicosno meio. Seguiram-se subcultivos, paraoutros pontos da placa em uso ou paraoutra placa, sempre que necessário.Observada a presença de massaproembriônica nos explantes, foi feita aseparação por meio de uma malha de 1000µm. A parte retida na malha foi transferidapara o meio de manutenção para a proliferaçãode novos calos. A parte menor foitransferida para o meio de multiplicaçãopara a formação de embriões. Na cultivarFigura 4 - Embriões somáticos emgerminaçãomonoembriônica (Hindi) verificou-se apresença de calos aos 31 dias e napoliembriônica aos 28 dias após o cultivo.(Figura 1); aos 40 dias observou-se a presençade calos em 38% das placas cultivadascom ‘Hindi’, o que reflete a sua capacidadenatural de formação de embriões e,aos 50 dias, em apenas 4% da cultivar Keitt(Figura 2). A transferência da massa préembriônicapara meio de manutenção iniciou-seaos 70 dias.As culturas em meio líquido forammantidas em mesa agitadora (“shaker”) a125 rpm. à temperatura e luz ambientes(aproximadamente 23° a 25°C, sem luzsuplementar) e os subcultivos para meiofresco foram efetuados em intervalos regularesde cinco dias.Os embriões formados, tanto em meiolíquido como em meio sólido (dependendoda variedade), foram transferidos paraplacas de Petri de 100mm x 20mm contendoo meio de maturação I (MMI), ondepermaneceram até a germinação e formaçãode raízes, sendo transferidos depoispara o tubos de cultura com o meio dematuração II (MMII).No meio de maturação I (MMI), osembriões foram preservados nas mesmascondições em que eram mantidos no meiode crescimento: na ausência de luz e atemperatura ambiente. No meio dematuração II, as plantas foram conservadasem câmara de crescimento, com temperaturae luz controladas.Com relação ao desenvolvimento doscalos no meio de manutenção e no meio demultiplicação, verificou-se que a cultivarHindi se comporta bem tanto em meiolíquido como em meio sólido, enquanto acultivar Keitt não suporta o meio líquido,com a morte dos calos. Entretanto, a opção,nos genótipos em que seja possível,deve ser pelo meio líquido, onde a proliferaçãoda massa proembriônica é muitomais acelerada. Essa capacidade de proliferaçãocontínua da massa proembriônica,com formação de proembriões somáticossecundários a partir da protoderme, deveseà presença do 2,4-D no meio de cultura(Litz et al., 1995), residindo aí o potencialda técnica para uso como método depropagação vegetativa de mais baixo custoque a micropropagação.2. 5 - Maturação dos embriõessomáticos - Os proembriões somáticosque se individualizaram da massaproembriônica inicial na fase de manutenção,separados pela malha de 1000 mm,foram transferidos para o meio de crescimento(MC), onde se observou a formaçãode embriões já ao fim de 20 dias (Figura 3)e de cotilédones diferenciados e radículasvisíveis aos 50 dias. A diferenciação doscotilédones em embriões somáticos formadosa partir dos proembriões dependedo genótipo e varia, normalmente, entre30 e 60 dias (Litz et al., 1993). Os embriões,quando atingiram cerca de 1 cm, foramcultivados no meio de maturação (MMI),onde o crescimento foi bastante rápido,com alguns embriões atingido até 5 cm jáaos 15 dias após a transferência (Figura 4).2. 6 - Germinação - Pela dificuldadede observação visual do estágio deelongação do hipocótilo, que caracteriza agerminação, utilizou-se a formação daradícula como o estágio para a transferênciados embriões para o meio de maturaçãoII (MMII), na presença de luz (60 µmol/m 2 /s 1 ). É importante salientar que os embriões,em geral, só germinam quando completamentemaduros (Litz & Lavi, 1997). Nemtodos os embriões somáticos desenvolveramrebentos, talvez devido às raízes teremse partido durante as transferências para omeio fresco. A fragilidade das raízes dosembriões de manga é um problema dessafase. Após 30 dias em meio MMII, asplantas já se encontravam bem desenvolvidas(Figura 5) e próximas da fase de38 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


aclimatação, ressaltando o sucesso na obtençãoe germinação de embriões somáticoscom o protocolo utilizado.3 - Problemas com a técnica - Nemsempre a formação de calos resultou naobtenção de plantas. Na maioria das placasos calos foram perdidos ou por contaminaçãoou simplesmente por morte. Alémdisso, outros problemas ocorreram nasfases de germinação e crescimento dosembriões.3. 1 - Contaminação - Além das perdaspor contaminação endógena, tanto porfungos como por bactérias, houve o problema,sempre presente, das contaminaçõesexógenas. Estas são, teoricamente, demais fácil controle por serem decorrentesda execução do processo.3. 2 - Vitrificação - É comum a hiperhidricidadeou vitrificação de embriões demanga na fase de maturação. Esse fenômenofoi bem estudado por Monsalud et al.,(1995), que verificaram a viabilidade dereversão por meio da secagem parcial dosembriões somáticos quando se encontramcom 2-3 mm de comprimento, sob umidaderelativa elevada (100%) durante 24horas ou por meio da cultura dos embriõesem meio solidificado com 6 g/l de GelGro.3. 3 - Outros - Observou-se também aocorrência de fasciação e fusão de embriões,anomalias que podem aparecer quandoas divisões das células em áreasmeristemáticas acontecem antes da diferenciaçãoda gema apical e dos cotilédones(Litz & Gray, 1992). Essas anomalias nãosão inerentes aos embriões somáticos, ocorrendotambém em embriões zigóticosimaturos cultivados in vitro.PERSPECTIVAS DEAPROVEITAMENTO DAEMBRIOGÊNESE SOMÁTICA NAPROPAGAÇÃO E MELHORAMENTODE OUTRAS ESPÉCIESA extraordinária quantidade de embriõesobtidos de cada explante na experiênciarealizada demonstra o potencial datécnica, sobretudo para uso como métodode propagação, além de possibilitar oemprego de técnicas não convencionaisde melhoramento, enfatizando a possibilidadede uso em outras espécies, principalmenteas mais relacionadas. Como exemploprático, cita-se a necessidade de obtençãode clones de cajueiro, planta da famíliaAnacardiaceae como a mangueira, adaptadostanto para as condiçõesagroecológicas do cerrado, para onde ocajueiro vem-se expandindo rapidamentecomo cultivo comercial, como para o semiárido,onde vivem cerca de 15 milhões depessoas e onde as alternativas econômicassão limitadas.A existência de diversas espécies deAnacardium nativas do cerrado (Barros,1995) induz, de imediato, a expectativasde seu aproveitamento em programas demelhoramento para adaptatividade, tantoàs condições do cerrado, especialmentetolerância ao alumínio, como às dosemi-árido, caracterizado pela escassez eirregularidade na distribuição das chuvas.Entretanto, as espécies relacionadasconstituem, no momento, apenas umagrande fonte de germoplasmainexplorado. Além das barreiras naturaisà obtenção de híbridos interespecíficospor meio de cruzamentos convencionais,há o problema da adaptação das espéciesde cerrado às condições edafo-climáticasdo litoral e transições com outrosFigura 5 - Plantas de mangueiraoriundas de embriões somáticosecossistemas do Nordeste, dificultando asua conservação em banco degermoplasma e, consequentemente, oseu emprego nos programas de melhoramentogenético. Fica claro que novosprocedimentos necessitam ser incorporadoscomo complemento para que osavanços ocorram mais rapidamente, amenor custo e com maior eficiência,razão pela qual se devem concentraresforços na aplicação de algumas dastécnicas pertinentes à biotecnologia nomelhoramento genético do cajueiro.Uma experiência inicial realizada tambémno TREC/Universidade da Flórida,para avaliação de: 1) efeito de diferentesconcentrações de 2,4-D no meio deindução descrito por DeWald (1989 a)para a mangueira, em ovários de floreshermafroditas, em frutos de diferentesidades do genótipo CCP 76 de cajueiroanão-precoce; e 2) efeito, direto ou emcombinação, de diferentes auxinas ecitocininas em diferentes genótipos decajueiro anão precoce na indução decalos de diferentes materiais genéticos docajueiro, demonstrou que o comportamentoda cultura foi surpreendentementediferente do observado na mangueira,com baixa intensidade de compostosfenólicos no meio de cultura, o que fezcom que o primeiro subcultivo ocorresseaos sete dias, porém em apenas 10% dasplacas cultivadas. As demais apenas tiveramo primeiro subcultivo aos 21 dias.Em abacate, Witjaksono (1997) apresentouum protocolo para isolamento,cultura e regeneração de embriõessomáticos a partir de protoplastos, quepoderá ser útil no melhoramento daespécie por hibridização somática, pelatransferência de genes entre espécies,técnica que vem sendo utilizada no melhoramentogenético de citros (Grosser &Gmitter Jr., 1990).É necessário chamar a atenção, noentanto, para o fato de, apesar do potencialteórico, o número de exemplos desucesso com a embriogênese somáticaem plantas lenhosas ainda é muito baixoquando comparado com as plantas herbáceas(Wann, 1988; Litz, 1994; Merkle,1995). As principais limitações daembriogênese somática em plantas perenes,especialmente frutíferas tropicais são:1) o baixo número de plantas efetivamentedesenvolvidas e em condições decampo, não obstante ser possível o processode embriogênese, e,consequentemente, a obtenção de embriõessomáticos, em diversas espécies;2) dificuldades de obtenção de embriõesa partir de partes maduras/adultas dasplantas, com a maioria dos exemplosconhecidos sendo com tecidos da sementeou de seedlings. Em alguns casos,tem sido possível a clonagem de embriões,ou embriogênese repetitiva. Entretanto,a fonte para a obtenção das cópiassão embriões zigóticos, o que quasesempre não é desejável por ser desconhecidoo valor genético desses indivíduos.Há necessidade de esforços de pesquisaque viabilizem protocolos para aregeneração de plantas através deembriogênese somática, o que possibilitaráo emprego de algumas técnicas debiotecnologia na obtenção de novas cultivaresespecialmente adaptadas a condiçõesespecíficas de ambiente, bem comoa multiplicação das plantas obtidas amenor custo e maior confiabilidade.Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 39


METANO NA ATMOSFERAMEIO-AMBIENTEPRODUÇÃO DE METANO EM REGIÕES DE QUEIMADAS E ÁREAS ALAGADASPlinio C. AlvaláPesquisador adjunto do Laboratório deOzônio, do Departamento de GeofísicaEspacial do INPE. Doutor em CiênciaEspacial pelo INPE, 1995. Especialista emobservações de metano em ecossistemasnaturais.Volker W.J.H.KirchhoffPesquisador sênior, chefe do Laboratório deOzônio do INPE. PhD em Ciência Espacialpela Pennsylvania State University, 1975.Especialista em estudos da camada deozônio e de gases do Efeito Estufa.Hamilton G. PavãoDoutor em Ciência Espacial pelo INPE, 1994.Professor adjunto do Departamento de Físicada Universidade Federal do Mato Grosso doSul, UFMS.Fotos: Plinio AlvaláIntroduçãoO metano (CH 4 ) é o hidrocarbonetomais abundante na atmosfera terrestre,com uma concentração média global de1,72 ppmv (partes por milhão por volume)em 1994. Medidas sistemáticas da suaconcentração na atmosfera tiveram iníciona metade da década de 70, quando foramidentificadas atuações importantes dessegás na química atmosférica e no clima. Apartir dessas observações, determinaramsevárias de suas características na atmosfera,como um acentuado gradiente deconcentração em função da latitude, comos maiores valores ocorrendo no HemisférioNorte, uma variação sazonal nos doishemisférios e uma taxa de crescimentoglobal anual da ordem de 0,6%.Análises de bolhas de ar aprisionadasem geleiras permanentes revelaram que aconcentração média de metano era de 0,8ppmv entre 200 e 2.000 anos atrás e queum crescimento mais rápido teve início hácerca de 150 anos até dobrar esse valor naatmosfera atual (Khalil e Rasmussen, 1987).Essa tendência de aumento é atribuída aocrescimento da população humana, que,por sua vez, acarreta uma maior demandade alimentos, levando ao incremento, porexemplo, da criação de gado, de plantaçõesde arroz e de utilização de combustíveisfósseis, principalmente gás natural ecarvão, atividades geradoras de metano.O metano e o monóxido de carbono(CO) são os sumidouros majoritários doradical OH, que, por sua vez, é responsávelpela remoção de diversas espéciesquímicas da atmosfera terrestre. Assim, umaumento na concentração de um dessesdois gases traços pode reduzir a concentraçãodo radical OH e, portanto, a capacidadede oxidação em toda a atmosfera.Outra participação importante do metanoestá no ciclo de produção do ozônio emáreas de queimadas.Além da sua participação na químicada atmosfera, o metano apresenta umabanda de absorção para a radiaçãoinfravermelha na região entre 7 e 8 mm doespectro eletromagnético, região onde aatmosfera apresenta uma maior transparênciaà radiação terrestre. Gases que possuembandas de absorção nessa região doespectro podem alterar o balanço de radiaçãono sistema Terra-atmosfera, já queparte da energia absorvida é reirradiadapara a superfície, contribuindo para umaquecimento secundário adicional, conhecidocomo efeito estufa. O metano é,depois do CO 2 , o gás que mais contribuipara o efeito estufa de origemantropogênica, tornando-se um dos gasesimportantes no estudo das alterações climáticasinduzidas pelo homem.A produção de gás metano na naturezaocorre pela degradação de material orgânicopor bactérias em meios livres deoxigênio (meios anaeróbicos), tais comosedimentos aquáticos, trato gastro-intestinalde alguns animais e nos esgotos. Váriosfatores químicos e biológicos influenciama produção de metano em determinadomeio, destacando-se a temperatura, o pHe a disponibilidade de alimento. As bactériasprodutoras de metano ou tambémconhecidas como metanobactérias, podemprocessar apenas um pequeno númerode compostos para o seu crescimento.Entre os substratos utilizados tem-se oformato, o acetato, o metanol e o dióxidode carbono (Cicerone e Oremland, 1988).A degradação de material orgânico emmeios livres de oxigênio envolve umacadeia complexa de processos, que seinicia com o ataque de micróbios tambémanaeróbicos sobre os substratos, sejameles biopolímeros (celulose, proteínas epectinas) ou biomonômeros (aminoácidos,açúcares, álcoois), resultando na formaçãodos alimentos para as metanobactérias.Estas, por sua vez, vivem por meio dePassarela de coleta de dados, mostrando ao lado e ao fundo a lagoa no Passo do Lontra


interações com outros microorganismos,podendo ocorrer de forma complementarou mesmo competitiva (Cicerone eOremland, 1988). Nas interações complementares,organismos realizam a fermentaçãode um dado composto e os produtosdesse metabolismo são consumidos pelabactéria produtora de metano. Algumasinterações podem assumir a forma desimbiose, como a existente no rúmen dosherbívoros. As interações competitivasexistem em geral, nos meios onde ocorremas bactérias redutoras de sulfato emconjunto com as metanobactérias. Nessassituações, as bactérias redutoras de sulfatoirão competir com as bactérias produtorasde metano pelo hidrogênio e/ou acetato,restringindo a disponibilidade dessessubstratos.Fontes e SumidourosO metano é liberado para a atmosferaa partir da superfície terrestre, onde osprocessos biológicos são responsáveis poraproximadamente 80% da emissão global,e os restantes 20% devem-se aos processosde extração e distribuição de gás natural ecarvão, e à queima de combustíveis fósseis.Embora atualmente seu balanço globalseja determinado a partir de uma grandebase de dados, até recentemente as fontese sumidouros de metano não eram bemconhecido e incertezas importantes aindapermanecem nos fluxos individuais. ATabela 1 (Watson, et al., 1990, Amstel,1998)) apresenta o balanço global demetano, onde a emissão global é estimadaem 515 Tg (= 10 12 gramas) de metano porano. O principal sumidouro na atmosferaocorre pela reação com o radical oxidrila(OH) na troposfera, a qual é responsávelpela remoção de mais de 90% do metanoemitido. Além desse, existem mais doissumidouros menores, a absorção pelossolos aerados e o transporte para a estratosfera.No balanço global, observa-se umexcedente de emissão em relação ao removidoanualmente de 32 Tg de metano,o que corresponde ao crescimento anual(0,6%) desse gás na atmosfera.Entre as principais fontes de CH 4 paraa atmosfera, três são de especial importânciapara as regiões tropicais, onde o Brasiltem a sua maior área:1. As áreas alagadas, as quais respondemindividualmente por mais de 22% daemissão global no balanço do metano. Sãoespecialmente importantes durante a épocadas chuvas, quando grandes áreas doBrasil são alagadas, como a região amazônicae o Pantanal Mato-grossense.2. Fontes urbanas relacionadas com aParte do procedimentode coleta de dadosqueima de combustíveis fósseis e os depósitosde lixo urbano (lixeiras).3. A queima de biomassa (matériavegetal), especialmente durante a épocaseca, como as queimadas que ocorrem naregião do cerrado, no Brasil central, e emalgumas áreas da região amazônica.O INPE, por intermédio do Laboratóriode Ozônio, vem estudando duas das trêsfontes destacadas acima; as áreas alagadase a queima de biomassa. Para o estudo daemissão de metano pela queima debiomassa, foram realizadas duas campanhasna região do cerrado e na borda daregião amazônica, durante a época deseca, nos anos 1992 e 1995. Nestas campanhasforam obtidos perfis verticais dadistribuição de metano na baixa troposfera,cujos resultados evidenciaram a importânciadessa fonte para a atmosfera, incluindoefeitos na química do ozônio troposférico(Kirchhoff et al., 1996). O Laboratóriotambém mantém coletas sistemáticas naregião de Natal, RN, onde as amostras dear são coletadas para análise dos gases CO,desde 1987, N 2 O, desde 1991 e CH 4 ,desde 1993. Nesse caso, como o local decoleta está situado no litoral, e este recebemassas de ar vindas do Oceano Atlântico,é portanto, livre de influênciasantropogênicas, como as queimadas e apoluição urbana. Devido às baixas concentraçõesencontradas, esta localidadetornou-se uma referência no estudo dosgases-traço (Kirchhoff e Marinho, 1989).A Figura 1 apresenta a comparaçãoentre as concentrações médias de metanoobtidas para a localidade de Natal, no anode 1995 (losango cheio), de 1690 ± 26ppbv, a qual se ajusta muito bem à curvaformada pelas concentrações determinadasem 37 estações oceânicas da NationalOceanic and Atmospheric Administration(NOAA) distribuídas em várias latitudes.Os efeitos das queimadas na concentraçãodo metano podem ser observados nessegráfico, onde são apresentados os resultadospara o experimento Smoke, CloudsAnd Aerosols - Brazil (SCAR-B) realizadonos meses de agosto e setembro de 1995(Alvalá, 1995; Alvalá et al., 1996), na áreado cerrado e na borda da floresta amazônica(⊕), cuja concentração média foi de1739 ± 20 ppbv, cerca de 4 vezes a variaçãosazonal para a mesma latitude.Áreas Alagadas TropicaisAs áreas alagadas naturais e as usadaspara a agricultura, tais como os cultivos dearroz irrigado, são fontes importantes demetano, pois fornecem o hábitat necessáriopara a bactéria produtora desse gás.Essas bactérias necessitam de um meiolivre de oxigênio, o que é fornecido pelacoluna d´água, e de matéria orgânica,também disponível em abundância nessesmeios.Em termos globais, as áreas alagadasestão concentradas nas regiões de altaslatitudes do Hemisfério Norte e nas regiõestropicais, entre 20°N e 30°S. Embora asáreas tropicais compreendam somente 35%das áreas alagadas, sua contribuição anualé estimada em 42 Tg CH 4 /ano (Bartlett eHarris, 1993), o que corresponde a 36,5%do total emitido por essa fonte, sendo orestante dividido entre as áreas alagadasnas regiões subtropical, temperada e boreal,evidenciando assim a sua grande importânciano balanço global desse gás.Uma das principais característicasdas áreas alagadas na região tropical éa variação da área inundada em função daprecipitação, a qual varia de ano para ano.Nessas áreas, as taxas de produtividadeprimária são relativamente altas, com asaltas temperaturas e insolação, bem comoBiotecnologia Ciência & Desenvolvimento 41


as taxas de decomposição. Muitas dasáreas alagadas compreendem áreas deflorestas próximas aos rios, ou em planícies,como ocorre na região do pantanalmato-grossense.O estudo da emissão de metano nasáreas alagadas tropicais teve um grandeavanço no final da década de 80, quandovários experimentos avaliaram a sua emissãona região amazônica e nas florestasequatoriais africanas. Os resultados dessesexperimentos ressaltaram a importânciadas regiões tropicais como fontes de metanoem relação às florestas temperadas e aospântanos do hemisfério norte. As áreasalagadas nas regiões tropicais foram divididasem três tipos de hábitat: florestasalagadas, corpos d´água sem vegetação ecorpos d´água cobertos por vegetação.Os fluxos individuais encontradosapresentaram grande variabilidade,com valores entre 7,5mgCH 4 /m 2 /dia e 967 mgCH 4 /m 2 /dia, onde as regiões alagadas comcobertura vegetal registraram osmaiores fluxos médios, de 200mgCH 4 /m 2 /dia (Bartlett e Harris,1993). Essa variabilidade está relacionadaprincipalmente com os processosde produção e de transportedo metano na coluna d´água, nosdiferentes hábitats.As regiões de pântanos de papirosna África e a do pantanal matogrossense,no Brasil, compreendemáreas consideráveis, mas estão entreas que têm muito pouca ounenhuma informação sobre a emissãode metano. A região do pantanalcobre uma área de, aproximadamente,140.000 km 2 , com suamaior parte dentro do territóriobrasileiro. A uniformidade de suatopografia, com pequeno gradientede altitude, levam o Pantanal ainundações periódicas, de maiorou menor intensidade, dependendodos ciclos anuais das precipitaçõespluviométricas. A grande extensão deáreas alagadas que são formadas duranteas inundações, bem como as lagoas evárzeas que permanecem nos períodos deseca naquela região constituem hábitats degrande potencial de produção de metano,ainda muito pouco explorados (Alvalá,1995).Com o objetivo de diminuir as incertezascom relação à emissão de metanopelas áreas alagadas, em especial na áreado Pantanal, o Laboratório de ozônio doINPE, em conjunto com a UniversidadeFederal do Mato Grosso do Sul (UFMS),vem desenvolvendo, desde 1994, um programade experimentos na Base de Estudosdo Pantanal da UFMS, na região doPasso do Lontra. Nesses experimentosmede-se a emissão de metano em umalagoa perene da região. Para esse estudo,utiliza-se uma câmara estática e flutuante,onde são coletadas amostras de ar emtempos regulares (ver fotografias documentandoo processo de coleta), em cilindrosespeciais de aço inoxidável. Essasamostras retornam ao INPE para análiseatravés da técnica de cromatografia gasosaem conjunto com um detetor de ionizaçãode chama (Oliveira et al., 1993). A utilizaçãoda técnica de câmara estática é bastantedifundida, não só para o estudo dometano, mas também de outros gasestraçoemitidos para a atmosfera, como oN 2 O e outros hidrocarbonetos.Tabela 1 - Fontes e sumidouros de metanoA Figura 2 apresenta os fluxos médiosde metano obtidos na lagoa, a partir dascampanhas mensais realizadas nas épocasde verão e de inverno, nos anos de 1997 e1998. Nota-se que uma das barras é bemmaior que a outra. Para a época de verão,nos meses de janeiro, fevereiro e março,ocorre o período de inundação na área doPantanal, trazendo para a lagoa uma maiorquantidade de nutrientes. O fluxo médioobtido nesse período é de 101,2 ± 116,0mgCH 4 m -2 dia -1 , valor dentro do esperadopara uma área alagada, com pouca ounenhuma cobertura vegetal, como é alagoa em estudo. A variabilidade observadanos fluxos é grande, uma vez que aTgCH 4 /ano115201055Fontes NaturaisÁreas alagadasCupinsOceanosRiosHidratos de metanoFontes AntropogênicasCombustíveis fósseis (carvão, gás natural, petróleo)Cultivo de arroz irrigadoFermentação entéricaQueima de biomassaDejetos de animaisTratamento de esgotos domésticosLixeirasSumidourosRemoção na atmosferaRemoção pelos solosExcedente anualemissão de metano para a atmosfera depende,entre outros fatores, dos mecanismosde transporte através da coluna d´água,além da própria produção pelas bactérias,a qual, por sua vez, depende das condiçõesdo substrato. Como a temperaturaótima para a atividade da maioria dasmetanobactérias está entre 30 e 50°C (Thielee Zeikus, 1988) e a temperatura da água,nesse período, teve um valor médio de33°C, essa pode ser um dos principaisfatores que contribuíram para os fluxosobservados. Esses fluxos mais altos duranteo período de inundação evidenciamcomo aquela área pode ser uma importantefonte de metano para a atmosfera.Já no período de inverno, nos mesesde maio, junho e julho, o fluxo médioobtido apresentou uma considerávelredução para 1,0±0,6 mgCH 4 m -2 dia -1 ,856080402555304703032com uma diminuição também nasua variabilidade. Com o fim doperíodo de inundação, nos mesesde abril/maio tem início a vazante,quando, então, ocorre uma diminuiçãona entrada de material paraa lagoa, a qual está conectada como rio Miranda por pequenos canais,por onde a água acaba escoandolentamente. Observou-se uma variaçãode aproximadamente 1 metroda profundidade, no ponto de coletaentre os períodos de cheia eestiagem. A temperatura da águatambém foi menor nesse período,apresentando um valor médio de23°C, com alguns dias chegando a21°C. Acredita-se que essa quedana temperatura ambiente teve grandeinfluência na atividadebacteriana, contribuindo para aqueda no fluxo médio observado.Nossos resultados revelam uma fortevariação sazonal (de 1 para 100)na emissão de metano pela lagoa, oque pode ser importante se as demaisáreas alagadas da região tiveremo mesmo comportamento.ConclusãoO Laboratório de Ozônio do INPEverificou in loco a emissão de metano paraa atmosfera terrestre pelas queimadas. Osresultados dos experimentos na região dequeimadas mostraram como essa fontepode alterar a concentração de metano naatmosfera, produzindo concentrações maisaltas em toda a troposfera por ocasião daestação da seca. Verificou-se que o efeitoda queimada representa uma variação emmagnitude de 4 vezes a variação sazonalmédia esperada.A emissão de CH 4 por uma lagoa típica42 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


da região do pantanal mato-grossense foitambém avaliada. O estudo do fluxo demetano da lagoa natural mostrou que estarepresenta uma fonte considerável demetano, principalmente no período deverão. Nessa época,ocorrem as cheias naregião de coleta e também temperaturasmais altas, propícias para a atividadebacteriana. Já durante o período de inverno,quando ocorre a estiagem no Pantanale uma queda na temperatura média daágua, observou-se uma diminuição considerávelno fluxo médio de metano para aatmosfera, de um fator de 100 para1. Essa forte tendência sazonalpode ser representativa para todaa região, o que deve ser confirmadoem experimentos já programadospara futuro próximo.AgradecimentosOs autores agradecem a colaboraçãodo Prof. Amaury de Souza,vice-Reitor da UFMS, e deMassao Vetanabaro, responsávelpela unidade de pesquisa do Passodo Lontra, e dos técnicos WaldeirMoreshi Dias e JorgeA.D.Gonçalves pela excelente colaboraçãoque têm prestado aoProjeto.ReferênciasAlvalá, P. C., V. W. J. H. Kirchhoff, F.Zamorano B., C. Casiccia S., Atmosphericmethane observations in Brazil: SCAR-BMission. Proceedings of the Smoke/Clouds and Radiation-Brazil (SCAR-B)Science Symposium, Fortaleza, CE, Brazil,pp.1-4, 1996.Alvalá, P. C., Observações do metanoatmosférico no Brasil, Tese de Doutorado,Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais(INPE), INPE-5969-TDL/573, 1995.Amstel, A. V., Global anthropogenicmethane emission comparisons. IGACAtivities Newsletter, 12, 11-17, 1998.Bartlett, K.B., R.C. Harris, Review andParte do equipamento usado para coletar amostrasde metano na lagoaassessment of methane emission fromwetlands, Chemosphere, 26, 261-320,1993.Cicerone, R. J. and R. S. Oremland,Biogechemical aspects of atmophericmethane, Global BiogeochemicalCycles, 2, 299-327, 1988.Khalil, M. A. K., R. A. Rasmussen,Atmospheric methane trends over the last10,000 years. Atmospheric Environment,21, 2445-2452, 1987.Kirchhoff, V. W. J. H., E. V. A. Marinho,A survey of continental concentration of COin the Southern Hemisphere. AtmosphericEnvironment, 23, 461-466, 1989.Kirchhoff, V. W. J. H., P. C. Alvalá, Y.Sahai, Ozone measurements from na aircraftplatform during the SCAR-B fieldExperiment, Proceedings of the Smoke/Clouds and Radiation-Brazil (SCAR-B) Science Symposium, Fortaleza,CE, Brazil, pp 109-112, 1996.Oliveira, M. A. S., V. W. J. H.Kirchhoff, P. C. Alvalá, Performanceof a monitor for atmosphericmethane measurements. RevistaBrasileira de Geofísica, 11, 57-64, 1993.Thiele, J. H., J. G. Zeikus,Interactions between hydrogen- andformate producing bacteria andmethanogens during anaerobicdigestion in: Handbook onAnaerobic Fermentations, Ed. L.E. Erickison, D. Yee-Chak Fung,Marcel Dekker Inc., N.Y., 537-595,1988.Watson, R. T., H. Rode, H. Oeschger, V.Siegenthaler, Greenhouse gases andaerosols. In: Houghton, J. T., J. Jenkins, J.J. Ephrauns. Intergovernmental Panelon Climate Change (IPCC), Cambridge,MA, Cambridge University Press, 1990.Fig. 1: Variação latitudinal da concentração do metano para oExperimento SCAR-B, Natal e para as estações da rede NOAA/CMDL. Todos os dados são para o ano de 1995.Fig. 2: Variação do fluxo de metano para os meses de verão(janeiro a março) e de inverno (maio a julho), determinados apartir de amostras de ar coletadas em câmara estática sobre umalagoa na região do Pantanal (ver foto).Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento 43


CARTASSolicito informar sobre a revistaBiotecnologia Ciência & Desenvolvimentopara citação em Bibliografia:1) o nº 2 é de que mês?2) o artigo “Vacinas no Limiar do Século”está em que página da revista?Roberto VandesteenCel Med Era, Adjunto da FA-43(Seção de Saúde do EMFA)Prezado Dr. Vandesteen,A edição nº2 é do Ano I – Julho/Agosto de1997 – “Vacinas no Limiar do Século”encontra-se na página 40 da edição nº2 –a revista é bimensal.Os artigos também estão disponíveis emnossa Home-page, em “Matérias porAssunto”.Sou estudante de biotecnologia daUniversidade de Mogi das Cruzes e gostariade informações de como obter a assinaturada revista, uma vez que tenho acompanhadoos artigos pela Web.Também gostaria de parabenizá-los pelotrabalho que vem sendo realizado. Abiotecnologia não é muito conhecida noBrasil e necessita ser mais divulgada.Marlene LunardiPrezada Marlene,Informamos que, para assinar a revistabasta acessar a nossa home-pagewww.biotecnologia.com.br ou por fax: 061224 2830 – ou carta para: SRTV/Sul – Qd.701, Ed. Palácio do Rádio II, sala 215,Cep – 70340-902 – Brasília-DF.Caros amigos editores.Primeiramente gostaria de elogiar o trabalhoque vem sendo desenvolvido pela equipeda revista, e também gostaria de ver nopróximo exemplar uma matéria relacionadaa genética animal (Javalis – se há algumSEÇÃO DECARTASPara entrar em contato com Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento você pode enviar sua correspondênciavia Internet, fax ou carta para esta seção. A critério do editor, as mensagens poderão serpublicadas resumidamente. Nossos endereços são:Redação de Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento: SRTV/Sul – Quadra 701 – Ed. Palácio do Rádio II,sala 215 – Cep 70340-902 – Brasília –DF Tel: (061) 225-1512 Fax: (061)224-2830www.biotecbrHome-page: http://www.biotecnologia.com.brtrabalho relacionado com o assunto).Fernando GuareziPrezado Fernando,Não temos conhecimento de trabalho comjavalis, mas na edição nº4 obtemos excelenteartigo entitulado “Transgênese Animal”,da Dra. Mônica Pereira. Basta acessar nossaHome-page....Gostaria de parabenizá-los pela qualidade,imparcialidade e pluralidade dos artigospublicados por vocês.Acompanho a revista pela Biblioteca daFaculdade. Excelente!!!!. Gostaria desolicitar-lhes todos os artigos relacionadoscom vacinas, que vocês publicaram, masgostaria, se possível, não fossem xerox,pois, necessito das gravuras/figurascoloridas que estes artigos tenham.Marcelo Guimarães TorresMestrando em Estomatologia – JoãoMonlevade – MG.Prezado Marcelo,Poderá ter acesso à todos os artigos copiadosde suas respectivas fotografias, porintermédio da home-page:www.biotecnologia.com.brPrezados editores,Primeiramente gostaria de parabenizar pelaqualidade das matérias publicadas na revistade Biotecnologia. Na seção de cartas darevista nº5, uma leitora estava requisitandoas referências bibliográficas de umamatéria... Também gostaria de conseguiras referências da matéria “Compostosnaturais biologicamente”, de autoria daDra. Márcia Pletsch. Se for possível, gostariade receber estes dados via e-mail, pois, osmesmos não se encontram disponíveis nahome-page da revista. No entanto, comoseria interessante para várias pessoas,também sugiro a publicação destes dadosEmail: kl3@biotecnologia.com.brna home-page.Grata,Elizabete CatapanPrezada Elizabete,Providenciamos o envio por correio, poishouve algum problema com o seu e-mail.Para aquisição do livro “MarcadoresMoleculares em Plantas”, de autoriada Profª. Sandra Milach, informamosque o e-mail correto é:milach@vortex.ufrs.br(Universidade Federal do RioGrande do Sul, DepartamentoPlantas de Lavoura.)A coordenação do Curso de Biossegurançaem Biotérios da Escola Politécnicade Saúde, Unidade Técnicada Fundação Oswaldo Cruz, informao lançamento do livro “Biossegurançaem Experimentação Animal: UmEnfoque Microbiológico”, de autoriado Professor Jonas Borges da Silva. Apublicação contou com o apoio e opatrocínio da Academia Brasileira deCiência – ABC, do Colégio Brasileirode Experimentação Animal – CO-BEA, da Financiadora de Estudos eProjetos – FINEP e da UniversidadeFederal Fluminense – UFF.44 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento


nologia.com.Senhores Editores da Revista Biotecnologia Ciência &DesenvolvimentoO presidente da CTNBio, Dr. Barreto de Castro, afirmaem entrevista publicada no número 6 de sua revista que,"em 25 anos de pesquisa com organismos geneticamentemodificados - OGM´s, não há registro de nenhumacidente com produtos desenvolvidos por engenhariagenética". Ele atribui ao mercado de inseticidas a pressãocontrária aos transgênicos.Como professora de genética e pesquisadora, e tambémcomo cidadã, considero vital ter o conhecimento decomo e com que finalidades um OGM será produzido eutilizado antes de emitir uma opinião favorável oudesfavorável. A entrevista concedida pelo presidente daCNTBio não traz esclarecimentos satisfatórios nessesentido. Ao afirmar a inocuidade dos OGM´s, ignorapesquisas que têm revelado efeitos nocivos de algunsprodutos transgênicos, por exemplo, as observações doDr. Pusztai, do Rowett Research Institute (Escócia) emratos alimentados com batatas geneticamente modificadas,assim como os achados de reações alérgicas associadasao consumo de OGM´s.Além disso, causa estranheza a alegação de que o uso detransgênicos traria como vantagem a redução no uso depesticidas, uma vez que o primeiro produto liberado paracomercialização no Brasil é a soja resistente ao herbicida"Round Up", que permitirá justamente a utilização emmaiores concentrações desse agrotóxico.A Revista Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento temuma excelente apresentação de novidades científicas epode atuar como um instrumento de atualização edivulgação científica se mantiver também um alto grau defidedignidade.No sentido de colaborar com esse espírito, solicito quea CTNBio disponha de um espaço para estas colocaçõese para uma resposta esclarecedora por parte da CTNBio.Atenciosamente,Professora Nadir FerrariDoutora em GenéticaDepartamento de Biologia Celular, Embriologia eGenética - Centro de Ciências BiológicasUniversidade Federal de Santa Catarina -Florianópolis.Senhores Editores da Revista Biotecnologia Ciência &DesenvolvimentoA professora Nadir Ferrari, Doutora em Genética daUniversidade de Santa Catarina, comenta em desacordo,afirmações que fiz como Presidente da CTNBio. Afirmeie confirmo que desde o advento da engenharia genética,nenhum OGM foi liberado que provocasse danos aohomem ou ao ambiente em Países que exercitam regrasde biossegurança, como o Brasil. No Japão, onde umaempresa japonesa liberou um derivado de tirosina, queprovocou efeitos prejudiciais inclusive com casos deletalidade em várias pessoas, não tinha na ocasião leinem Comissão de biossegurança, o que somente aconteceurecentemente. O exemplo que a professora cita do Dr.Pusztai confirma o que disse, porque a batatatransformada com lectina nunca foi comercialmenteliberada por razões de biossegurança. Não conheçonenhum caso de alergenicidade provocado por produtosda engenharia genética, embora existam pessoas, comodemonstrou Steve Taylor, meu contemporâneo na UCDavis, que são alérgicas a castanha do Pará, o que levoua Pioneer a interromper seu projeto de expressão daproteína 28 de castanha em soja, expressão esta com aqual trabalhei no Cenargen desde 1983 em feijão (muitomenos problemático do que a soja) e que considero umexcelente projeto, mas que foi pela mesma razãointerrompido, embora tivesse a perspectiva extremamenteútil de corrigir a desnutrição proteica de populações donordeste, um problema histórico, vide Geopolítica daFome do Josué de Castro.Nunca disse que os OGMs são inócuos. Se fosse assim nãoteria havido, em 1973, forte reação da Academia deCiências dos Estados Unidos, logo após a expressão deinsulina em E.coli, feita pelo professor Boyer da Califórnia,que provocou uma moratória de 2 anos com respeito aouso de atividades de engenharia genética com organismosdo Grupo II. Se fosse assim não teria o NIH, e a partir destainiciativa todos os países, estabelecido regras e leis debiossegurança, que exercitadas corretamente, impediramque produtos como os citados acima fossem liberados eproduzissem efeitos maléficos à sociedade.Disse também que a engenharia genética produzirá, como tempo, uma agricultura biológica oposta à agriculturaquímica, que constitui hoje um mercado de trinta bilhõesde dólares e que produziu como consequência centenasde insetos pragas e fungos fitopatogênicos resistentes ainseticidas e fungicidas respectivamente. É verdade queos primeiros produtos vegetais da engenharia genéticaincorporam resistência à herbicidas. Entretanto, já estãosendo cultivados no mundo dez milhões de Ha de plantasresistentes à insetos que reduzirão, rapidamente, 2 a 3bilhões de dólares do mercado de inseticidas. Não possoentender como organizações, como o GRENPEACE,lideram uma campanha contra transgênicos que vãoreduzir um mercado de inseticidas de 10 bilhões dedólares no mundo. Não tenho simpatia pela agriculturaquímica que se pratica na Europa, nos EUA e também noBrasil, mas vejo pela engenharia genética uma saídabiológica desejável, inevitável e irreversível. Identifico atéa possibilidade de que plantas sejam engenheiradas coma capacidade de superar ervas daninhas, seja pelo vigorde seu crescimento, seja pela expressão de substânciasantagônicas específicas. Quem viver verá. Qual é aalternativa? Continuar com soluções químicas?Dr. Barreto de Castro, Ph.D.Presidente CTNBioBiotecnologia Ciência & Desenvolvimento 45

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