Aula 01 - BioTecnologia Farmacêutica.pdf

Biotecnologia Farmacêutica aula introdutoria.
Objetivos da Aula
Geral:
Compreender os fundamentos, evolução e aplicações da biotecnologia moderna, com enfoque nas áreas farmacêuticas, biomédicas, industriais e ambientais.
Específicos:
1. Reconhecer a evolução histórica da biotecnologia, dos processos empíricos à engenharia genética.
2. Conceituar biotecnologia sob perspectivas científicas, tecnológicas e industriais.
3. Identificar as principais áreas de aplicação da biotecnologia, com ênfase em biofármacos e produtos biotecnológicos.
4. Analisar implicações éticas, legais e sociais da biotecnologia na prática farmacêutica.
5. Compreender o papel do farmacêutico nas diversas áreas da biotecnologia.
1. Introdução
A biotecnologia é um campo interdisciplinar que combina biologia molecular, genética, bioquímica, farmacologia, microbiologia e engenharia de processos para desenvolver produtos e tecnologias aplicáveis à saúde, agricultura, indústria e meio ambiente.
No contexto farmacêutico, a biotecnologia representa a base da indústria de biofármacos, vacinas, diagnósticos moleculares e terapias avançadas (como a terapia gênica e celular).

1. Aula 1
Introdução
Estevão Sassoma, Student PhD
Dariella Sassoma, Student MSc
Biotecnologia
Farmacêutica

2. Objectivos da Aula
Geral:
•Compreender os fundamentos, evolução e aplicações da biotecnologia moderna, com
enfoque nas áreas farmacêuticas, biomédicas, industriais e ambientais.
Específicos:
•Reconhecer a evolução histórica da biotecnologia, dos processos empíricos àengenharia
genética.
•Conceituar biotecnologia sob perspectivas científicas, tecnológicas e industriais.
•Identificar as principais áreas de aplicação da biotecnologia, com ênfase em biofármacos
e produtos biotecnológicos.
•Analisar implicações éticas, legais e sociais da biotecnologia na prática farmacêutica.
•Compreender o papel do farmacêutico nas diversas áreas da biotecnologia.

3. Biotecnologia Farmacêutica
Abiotecnologiaéumcampointerdisciplinarquecombinabiologia
molecular,genética,bioquímica,farmacologia,microbiologiae
engenhariadeprocessosparadesenvolverprodutosetecnologias
aplicáveisàsaúde,agricultura,indústriaemeioambiente.
Nocontextofarmacêutico,abiotecnologiarepresentaabaseda
indústriadebiofármacos,vacinas,diagnósticosmolecularese
terapiasavançadas(comoaterapiagênicaecelular).

4. História da Biotecnologia
Período Empírico (Biotecnologia Clássica)
•Antiguidade:uso de leveduras e bactériasna fermentação de
alimentos (pão, vinho, queijo).
•Século XIX:Louis Pasteurcomprova o papel dos microrganismos nos
processos fermentativos.
•Desenvolvimento das primeiras técnicas de esterilizaçãoe cultivo
microbiano.
•Aplicações na produção de antibióticos (como a penicilina, descoberta
por Alexander Flemingem 1928).

5. História da Biotecnologia
PeríodoCientífico(BiotecnologiaModerna)
•1953:DescobertadaestruturadoDNAporWatsoneCrick.
•1973:CriaçãodoprimeiroDNArecombinante(StanleyCohene
HerbertBoyer).
•1982:Produçãodainsulinahumanarecombinante–primeiro
biofármacoobtidoporengenhariagenética.
•1990–2003:ProjetoGenomaHumano:sequenciamentocompletodo
DNAhumano.
•SéculoXXI:avançosemgenômica,proteômica,transcriptômica,
metabolômicaeediçãogênica(CRISPR-Cas9).

6. Importância para a Farmácia
Abiotecnologiamodernatransformouaindústria
farmacêutica,substituindoextraçõesanimaise
vegetaisporproduçãoemsistemasbiológicos
controlados,aumentandoaeficácia,segurançae
rastreabilidadedosmedicamentos.

7. Conceitos Fundamentais de Biotecnologia
DefiniçãosegundoaOCDE(2005):
“Biotecnologiaéaaplicaçãodeciênciaetecnologiaaorganismosvivos,
bemcomoapartes,produtosemodelosdessesorganismos,para
modificarmateriaisvivosenãovivos,comoobjetivodeproduzir
conhecimento,benseserviços.”
ConceitoFarmacêutico:
Conjuntodetécnicasbiológicasemolecularesaplicadasao
desenvolvimento,produçãoecontroledebiofármacos,vacinas,kits
diagnósticoseterapiasbiológicas.

8. Campos Interdisciplinares Relacionados:
BiologiaMoleculareEngenhariaGenética–manipulaçãodo
DNA.
Bioprocessos–fermentaçãoeculturacelular.
Bioinformática–análisededadosgenômicosemoleculares.
Nanobiotecnologia–sistemasdeliberaçãocontroladade
fármacos.
Farmacogenômica–estudodarelaçãoentregeneserespostaa
medicamentos.

9. Áreas de Aplicação

10. Campos Interdisciplinares Relacionados:
BiologiaMoleculareEngenhariaGenética–manipulaçãodo
DNA.
Bioprocessos–fermentaçãoeculturacelular.
Bioinformática–análisededadosgenômicosemoleculares.
Nanobiotecnologia–sistemasdeliberaçãocontroladade
fármacos.
Farmacogenômica–estudodarelaçãoentregeneserespostaa
medicamentos.

11. Questões Éticas, Legais e de Biossegurança
Abiotecnologia,especialmentenasaúde,levantaquestõeséticasrelevantes:
•Manipulação genética e clonagem humana.
•Patenteamento de genes e organismos.
•Acesso desigual a terapias biotecnológicas.
•Uso ético de organismos geneticamente modificados (OGMs).
•Biossegurança em laboratórios de manipulação biológica (níveis NB1 a NB4).
Ofarmacêuticodeveconhecerasnormasdebiossegurançaeéticaempesquisa
biomédica,respeitandoosprincípiosdaautonomia,beneficência,não
maleficênciaejustiça.

12. Biotecnologia Clássica
vs.
Biotecnologia Moderna

13. Biotecnologia Clássica
A biotecnologia clássica remonta a cerca de 10.000
anos a.C., quando o homem começou a domesticar
plantas e animais.
Civilizações antigas já utilizavam processos
biológicos naturais, como a fermentação, sem
compreender sua base científica.

14. Biotecnologia Clássica
Principais Características
•Usoempíricoenaturaldemicrorganismos;
•Ausênciademanipulaçãogenética;
•Produçãoartesanalouindustrialdeprodutospor
fermentaçãonatural;
•Focoemprocessosmicrobiológicosespontâneos.

15. Biotecnologia Clássica
Exemplos e Aplicações
•Fermentaçãoalcoólica:produçãodevinho,cervejaepão,poraçãode
Saccharomycescerevisiae;
•Fermentaçãoláctica:obtençãodeiogurte,queijoekefir,atravésde
Lactobacillusspp.;
•Fermentaçãoacética:produçãodevinagre,usandoAcetobacteraceti;
•Produçãonaturaldeantibióticos:descobertadapenicilinaporAlexander
Fleming(1928),produzidaporfungosdogéneroPenicillium;
•Fermentaçãoindustrialclássica:produçãodeetanol,ácidosorgânicose
vitaminas.

16. Biotecnologia Clássica
Limitações
•Faltadeprecisãoeprevisibilidadedosresultados;
•Rendimentovariáveledependentedefatoresambientais;
•Dificuldadedecontrolarereproduzirosprocessosem
largaescala;
•Ausênciademanipulaçãogenéticadirigida.

17. Biotecnologia Moderna
A biotecnologia moderna surge a partir de 1953, com a
descoberta da estrutura em dupla hélice do DNApor
Watson e Crick.
A partir daí, a biologia molecular, a genética e a
engenharia química começaram a se integrar, criando a
base científica para a manipulação do material genético.

18. Biotecnologia Moderna
Principais Marcos Científicos
•1973: criação do primeiro DNA recombinante, por Stanley Cohen e Herbert
Boyer;
•1982: lançamento do primeiro biofármaco—insulina humana
recombinante, produzida por E. coli;
•Décadas de 1990–2000: consolidação da engenharia genética, clonageme
sequenciamento genômico;
•2012 em diante: aplicação da edição genética com CRISPR-Cas9, que permite
modificar genes com alta precisão.

19. Biotecnologia Moderna
CaracterísticasdaBiotecnologiaModerna
•ManipulaçãodiretadoDNAeRNA;
•Usodeorganismosgeneticamentemodificados(OGMs);
•Empregodecélulas-troncoeclonagemterapêutica;
•Aplicaçõesembiofármacos,vacinasrecombinantes,terapiasgênicas,
engenhariadetecidosediagnósticomolecular.

20. Biotecnologia Moderna
Exemplos na Farmácia
•Biofármacosrecombinantes:insulinahumana,eritropoetina,interferon,
hormôniodecrescimento;
•Anticorposmonoclonais:trastuzumabe,rituximabe,adalimumabe;
•Vacinasrecombinantes:contrahepatiteB,HPVeCOVID-19(vacinasde
mRNA);
•Terapiasgênicas:tratamentodedoençashereditárias,comoaatrofia
muscularespinhal;
•Terapiascelulares:usodecélulasCAR-Tnotratamentodeleucemiase
linfomas.

21. Biotecnologia Moderna
Ferramentas da Biotecnologia Moderna
•Técnicas de DNA recombinante;
•PCR (Reação em Cadeia da Polimerase);
•Eletroforese e sequenciamento de DNA;
•Cultura de células e hibridomas;
•CRISPR-Cas9 (edição genética precisa);
•Bioinformática e biologia computacional.

22. Biotecnologia Moderna
ImpactoseDesafiosÉticos
Comoavançodabiotecnologiamoderna,surgemnovasquestõeséticaseregulatórias:
•Aclonagemreprodutivaeseuslimitesmorais;
•Opatenteamentodegeneseseresvivos;
•Aliberaçãodeorganismosgeneticamentemodificadosnomeioambiente;
•Asegurançanousodeterapiasgênicas;
•Eoequilíbrioentreinovaçãocientíficaebiossegurança.
Ofarmacêutico,enquantoprofissionaldasaúdeedaciência,tema
responsabilidadedeavaliarcriticamenteessestemas,garantindoousoéticoe
responsáveldasbiotecnologiasnocontextodasaúdepública.

23. Biotecnologia Moderna
Atransiçãodabiotecnologiaclássicaparaamodernarepresentaumsalto
históricoecientíficosemprecedentes.
Enquantoaclássicabaseou-senaobservaçãoempíricadavida,amodernautiliza
amanipulaçãoconscientedosgenesparacriarsoluçõesterapêuticase
tecnológicasinovadoras.
Oprofissionalfarmacêutico,inseridonessecontexto,devecompreender
profundamenteambasasfases—nãoapenascomoconhecimentohistórico,mas
comofundamentoparaaproduçãosegura,éticaeeficazdemedicamentose
vacinasbiotecnológicas.

24. Reflexão Final
“A biotecnologia moderna não substituiu a
clássica —ela a aperfeiçoou. O que antes era
arte empírica, hoje é ciência com precisão
molecular.”

25. Ferramentas Básicas da
Biotecnologia

26. DNA Recombinante
ODNArecombinanteéoresultadodacombinaçãode
fragmentosdeDNAprovenientesdediferentes
organismos,formandoumamoléculaartificialcom
novainformaçãogenética.
Oprincípiobásicoéodemanipulargenesespecíficos
paraexpressarproteínasdeinteresseterapêutico.

27. DNA Recombinante
EtapasdoProcesso
•Isolamentodogenedeinteresse–porexemplo,ogenehumanodainsulina.
•CortedoDNAcomenzimasderestrição,quereconhecemsequênciasespecíficas.
•Inserçãodogeneemumvetordeclonagem(plasmídeo,vírus,etc.).
•Transformação:introduçãodovetornacélulahospedeira(geralmenteE.coli).
•Expressãoepurificaçãodaproteínarecombinante.

28. DNA Recombinante
AplicaçõesFarmacêuticas
•Produçãodeinsulinahumanarecombinante(Humulin®)—
substituiuainsulinadeorigemanimal.
•Eritropoetinarecombinante–usadanotratamentodeanemias.
•Interferonseinterleucinas–usadosemdoençasviraisecânceres.
•VacinasdeDNAevacinasrecombinantes(comoavacinadahepatite
B).

29. DNA Recombinante
Importância
AtecnologiadoDNArecombinanterevolucionouafarmacologiamoderna
aopermitir:
•Maiorsegurançabiológicadosfármacos(livresdeimpurezas
animais).
•Reduçãodecustosnaprodução.
•Personalizaçãoterapêuticaedesenvolvimentodemedicamentos
biológicos.

30. PCR —Reação em Cadeia da Polimerase
APCR(PolymeraseChainReaction)éumatécnicade
amplificaçãoinvitroquepermitecopiarmilhõesdevezes
umasequênciaespecíficadeDNAapartirdeumaquantidade
mínimadematerialgenético.
Baseia-senareplicaçãodoDNAdeformacíclica,comaajuda
daenzimaTaqpolimerase,quesuportaaltastemperaturas.

31. PCR —Reação em Cadeia da Polimerase
EtapasdoCiclo
•Desnaturação(94–95°C)–separaçãodasduasfitasdeDNA.
•Anelamento(50–60°C)–ligaçãodosprimersàsextremidadesdasequência-
alvo.
•Extensão(72°C)–síntesedeumanovafitacomplementarpelaDNA
polimerase.
Esseprocessoérepetido30–40vezes,gerandobilhõesdecópiasdaregiãode
interesse.

32. PCR —Reação em Cadeia da Polimerase
VariaçõesdaPCR
•RT-PCR(PCRemtemporeal)–permitequantificaçãoda
expressãogênica.
•qPCR(quantitativa)–usadaemdiagnósticoe
monitoramentoviral.
•PCRmultiplex–amplificamúltiplassequências
simultaneamente.

33. PCR —Reação em Cadeia da Polimerase
Aplicações
•Diagnósticodedoençasinfecciosas(HIV,COVID-19,malária,
tuberculose).
•Detecçãodegenesderesistênciaantimicrobiana.
•Identificaçãogenéticaemforenseepaternidade.
•Avaliaçãodepurezagenéticaemlinhagenscelulares
farmacêuticas.

34. Clonagem: Gênica, Celular e Terapêutica
A clonagemé o processo de obtenção de
cópias geneticamente idênticas de um gene,
célula ou organismo.

35. Clonagem: Gênica, Celular e Terapêutica
Tipos de Clonagem
•Clonagem Gênica: quando o gene é inserido em um vetor e transferido para uma
célula hospedeira para multiplicação e expressão.
Exemplo:clonagemdogenedainsulinahumanaemE.coliparaproduçãoindustrial.
•Clonagem Celular: quando a multiplicação de células idênticas a partir de uma
única célula original.
Exemplo: Usada na produção de anticorpos monoclonais.
Clonagem Reprodutiva e Terapêutica: utiliza a transferência de núcleo somático para
gerar embriões.
Aplicação em pesquisas com células-troncoe terapia regenerativa(tecidos e órgãos).

36. Clonagem: Gênica, Celular e Terapêutica
AplicaçõesFarmacêuticas
•Produçãodeproteínasterapêuticaseanticorpos
monoclonais.
•Modelosclonadosparaestudodedoençasgenéticas.
•Avançosemterapiagênicaecelular.

37. Vectores de Expressão
OsvectoressãomoléculasdeDNAusadascomo“veículos”para
transportareexpressargenesemcélulashospedeiras.

38. Clonagem: Gênica, Celular e Terapêutica
Componentes Essenciais
•Origem de replicação–garante multiplicação do vetor.
•Promotor–controla a expressão do gene.
•Marcador de seleção–identifica células transformadas
(resistência a antibióticos).
•Gene de interesse–o DNA alvo a ser expresso.

39. Clonagem: Gênica, Celular e Terapêutica
Aplicações Farmacêuticas
Produção de vacinas recombinantes(Hepatite B, HPV,
COVID-19).
Terapia gênicapara correção de mutações genéticas.
Desenvolvimento de vetores virais seguros(adenovírus,
lentivírus).

40. Integração e Importância das Ferramentas
Essas quatro ferramentas constituem o núcleo tecnológico da
biotecnologia moderna.
Juntas, elas possibilitam:
•Desenvolvimento de biofármacos de alta purezae eficácia
terapêutica.
•Criação de testes diagnósticos rápidos e precisos.
•Avanços em engenharia genética e terapia personalizada.
•Expansão da biotecnologia farmacêuticae da farmacogenômica.

41. Integração e Importância das Ferramentas
Aspectos Éticos e Biossegurança:
•UsodeDNArecombinanterequerníveisde
biossegurançaadequados(NB-1aNB-4).
•Clonagemeterapiagênicaenvolvemquestõeséticas
sobremanipulaçãodavida.
•Regulamentaçõesinternacionais:Cartagena
Protocol,DiretivasdaOMSeguidelinesda
FDA/EMA.

42. Organismos Geneticamente
Modificados (OGMs) e
Biossegurança

43. Organismos Geneticamente Modificados
(OGMs)
São seres vivos cujo material genético foi alterado
artificialmente, por técnicas de biotecnologia
moderna, para expressar genes de outras espécies
ou modificar sua própria expressão gênica.

44. Organismos Geneticamente Modificados
(OGMs)
Técnicas principais:
TecnologiadoDNArecombinante:inserçãodeumgenedeinteresseem
outroorganismo(ex.:genehumanoinseridoembactéria).
Ediçãogênica(CRISPR-Cas9):permitecortar,substituirousilenciargenes
comprecisão.
Transgêneseecisgênese:transferênciadegenesentreespécies
diferentesousemelhantes.
RNAinterferente(RNAi):usadoparasilenciargenesindesejados.

45. Aplicações Farmacêuticas e Biomédicas dos OGMs
1.ProduçãodeMedicamentosBiotecnológicos
•Insulinahumanarecombinante:produzidaporE.coliou
Saccharomycescerevisiaecomogenehumanodainsulina.
•Hormôniodocrescimento(GH):obtidoporengenhariagenética,
substituindoousodeextratosdehipófisehumana.
•Interferons,eritropoetina(EPO),fatoresdecoagulaçãoVIIIeIX,e
anticorposmonoclonais.
“Essasmoléculasterapêuticassãodenominadasbiofármacose
revolucionaramotratamentodedoençascomodiabetes,anemia,
hemofiliaecâncer.”

46. Aplicações Farmacêuticas e Biomédicas dos OGMs
2.ProduçãodeVacinasRecombinantes
•VacinacontraHepatiteB:produzidaporlevedurasgeneticamente
modificadas;
•VacinacontraHPV:produzidaporcélulasdeinsetostransgênicas;
•VacinasdeRNA(comoasdaCOVID-19):baseiam-seemprincípiosde
modificaçãoeexpressãogênicacontrolada.

47. Aplicações Farmacêuticas e Biomédicas dos OGMs
3. Terapia Gênica e Terapia Celular Avançada
Uso de vetores virais modificados (adenovírus, lentivírus) para introduzir
genes terapêuticos em células humanas;
Células CAR-T: linfócitos T modificados geneticamente para destruir
células tumorais.

48. Aplicações Farmacêuticas e Biomédicas dos OGMs
4. Plantas e Animais Transgênicos
•Plantas-fábricas:produzem proteínas terapêuticas, como anticorpos
ou enzimas;
•Animais transgênicos:cabras e vacas que produzem proteínas
humanas no leite (ex.: antitrombina III recombinante).

49. Riscos Biológicos e Ambientais
•Transferênciahorizontaldegenesparamicrorganismosnaturais;
•DesequilíbriosecológicoscomliberaçãoacidentaldeOGMs;
•Riscoocupacionalparatrabalhadoresdelaboratórioseindústrias
biotecnológicas.

50. Questões Éticas e Morais
•Limitesdaintervençãohumanasobreavida;
•Manipulaçãogenéticadeembriõeseanimais;
•Patenteamentodavidaeacessodesigualàstecnologias;
•UsoindevidodeOGMsparafinsbélicos(bioterrorismo).
“Abiotecnologianãoéapenasumaquestãotécnica,mastambémmoral.O
farmacêuticodevesaberequilibrarinovaçãoeresponsabilidadesocial.”

51. Biossegurança: Fundamentos e Práticas Essenciais
Biossegurançaéoconjuntodeprincípios,normasepráticasdestinadasa
prevenirriscosàsaúdehumana,animaleaomeioambientedecorrentes
damanipulaçãodeagentesbiológicoseOGMs.
PrincípiosFundamentais:
•Prevenção:agirantesdodanoocorrer.
•Contenção:evitaraexposiçãoeadisseminaçãodeagentes
biológicos.
•Responsabilidadeética:protegeravidaemtodasassuasformas.
•Treinamentoeculturadesegurança:capacitarcontinuamenteos
profissionais.

52. Biossegurança: Fundamentos e Práticas Essenciais
NíveisdeContençãoBiológica(NB-1aNB-4):
•NB-1:microrganismosnãopatogênicos(ex.:E.colidelaboratório).
•NB-2:patógenosmoderados(ex.:Salmonellaspp.).
•NB-3:agentescompotencialdeinfecçãograve(ex.:Mycobacterium
tuberculosis).
•NB-4:agentesaltamenteperigososesemtratamento(ex.:vírus
Ebola).

53. Biossegurança: Fundamentos e Práticas Essenciais
BoasPráticasdeLaboratório(BPL):
•UsoobrigatóriodeEPIs(luvas,jalecos,óculos,máscaras);
•Proibiçãodecomeroubeberemáreasdetrabalho;
•Esterilizaçãodemateriaisedescartederesíduosbiológicos;
•Controledeacessoeregistrodeprocedimentos.

54. Regulamentação e Legislação
•Angola:seguediretrizesdebiossegurançaorientadaspelaUniãoAfricana
eOMS,adaptadasaocontextonacionalpormeiodeprogramasde
vigilânciaecontroledebiotecnologias.
Internacional:
•ProtocolodeCartagenasobreBiossegurança(2000)—regulao
movimentotransfronteiriçodeOGMs;
•OMSeFAO—estabelecemnormassobresegurançaalimentare
biotecnologia.
“Aactuaçãodofarmacêuticonabiotecnologiadeveseguirnãoapenasnormas
científicas,mastambémalegislaçãoeosacordosinternacionaisde
biossegurança.”

55. Papel do Farmacêutico na Era dos OGMs
•Actuarnapesquisa,desenvolvimentoeproduçãodebiofármacos;
•Implementarprotocolosdebiossegurançaemlaboratóriose
indústrias;
•Garantiraqualidade,eficáciaesegurançadosprodutos
biotecnológicos;
•Promoveraeducaçãoéticaecientíficasobreousoresponsáveldos
OGMs.
“Ofarmacêuticomodernoéumprofissionaldefronteiraentreaciênciae
aética.Eletransformaconhecimentogenéticoemsaúdepública.”

56. Até a
proxima
Aula