Conhecer o próprio genoma envolve surpresas e decepções

Poder preditivo dos genes sobre pessoas sadias ainda é limitado, mas não irrelevante

Marcelo Leite

[RESUMO] Autor obtém sequência do próprio genoma, acha gene deletério, ganha dicas sobre remédios para seu perfil e descobre quanto carrega de DNA europeu, ameríndio, africano e neandertal. Mantém ceticismo sobre as promessas da genômica de 18 anos atrás, mas em dose diminuída.

 

Sérgio Danilo Pena, 71, pioneiro dos testes genéticos de paternidade no Brasil, não foi direto ao assunto na visita ao Gene (Núcleo de Genética Médica), em Belo Horizonte, em setembro. Eu estava ansioso pelos resultados do sequenciamento completo de meu genoma, a coleção de genes presentes em cada célula do corpo, mas antes foi preciso ouvir 36 minutos de explanações técnicas imprescindíveis para entender direito o relatório que tinha em mãos.

Aos 61 anos, gozando de saúde razoável, não esperava grandes novidades —mas vai saber. De repente poderia ser portador heterozigoto (gene presente em apenas um dos dois cromossomos que compõem cada um dos 23 pares que nos caracterizam) de sequências patogênicas, implicando certo risco de dano para duas filhas e três netos. Ou então alguma mutação ameaçadora na velhice, como propensão para Alzheimer.

Seria eletrizante para a reportagem, é verdade. Também reforçaria a expectativa de que a decifração do genoma humano, anunciada 18 anos atrás com toda pompa por Bill Clinton e Tony Blair, iria abrir caminho para uma medicina personalizada, de precisão. E ajudaria a amenizar o ceticismo com que sempre encarei as promessas da genômica, como a de Clinton: nossos netos conheceriam o câncer apenas como uma constelação do zodíaco.

 

Fazia anos que tentava realizar o sequenciamento no Brasil, para análise por pesquisadores daqui. Mencionei a frustração para Sérgio Pena, quando esse professor titular da UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais) escreveu para a Folha, em 2018, um artigo sobre os 15 anos da publicação da primeira sequência completa do genoma humano (abril de 2003) e os 65 anos do desvendamento da estrutura da molécula de DNA por James Watson e Francis Crick (abril de 1953). O médico de pronto aceitou providenciar sequenciamento e análise, por entrever a possibilidade de elucidar sua atividade para leigos com base num caso concreto.

Poucas semanas depois seguiram por correio ao laboratório Gene quatro tubinhos com cotonetes grandes que esfregara na parte interna da bochecha para coletar células da mucosa das quais se extraiu meu DNA. Após preparo no Gene, as amostras foram enviadas para a Coreia do Sul, onde seriam soletradas pela empresa Theragen.

Os dados brutos retornaram para Pena poucos dias antes de ele partir para a Alemanha, onde realizaria o desejo de assistir a uma ópera de Richard Wagner em Bayreuth. A análise das 3.095.693.981 letras —ou bases, na língua da biologia molecular— teria de esperar por sua volta.

Só uma pequena parte do genoma (2%) contém genes, aquelas regiões de DNA com os milhares de bases que de fato servem de receita para células fabricarem as proteínas com que se constrói um indivíduo peculiar da espécie humana. A técnica empregada para decifrar meu genoma resultou na decodificação de mais de 99% dos genes com os quais me tornei o que sou. E eles continham algumas surpresas, nem todas boas.

“A primeira coisa que descobrimos, e você vai levar um susto, é que você tem uma variante genética relacionada com a doença de Von Willebrand, de coagulação. Já ouviu falar?”, perguntou Sérgio Pena após as explicações. “Não”, respondi.

Uma surpresa, mas não um susto. Afinal, nunca tive um episódio de hemorragia. Pena confirmou não haver motivo para alarme: “Não é como um hemofílico, é extremamente leve. Mas, se você for operado, vai sangrar mais que uma pessoa normal”. O médico mineiro recomendou consultar um hematologista e fazer testes para confirmar o diagnóstico.

Essa mutação detectada no gene VWF (fator de Von Willebrand) se caracteriza por ser dominante, e não recessiva. Isso quer dizer que o portador, como eu, não precisa ter duas cópias da alteração, uma em cada cromossomo, para manifestar a doença que afeta um dos passos da cascata de reações que desencadeia a coagulação (no caso, o fator VIII).

Ao comparar meu DNA com o genoma de referência obtido quase duas décadas atrás (após US$ 3 bilhões em gastos e 13 anos de esforço do Projeto Genoma Humano), descobriu-se que uma base guanina —a letra G no código genético, que tem só quatro caracteres— estava substituída por uma adenina (A). Ao ser lido pela célula para fabricar o fator Von Willebrand, esse erro de ortografia se traduz numa troca do aminoácido arginina por glutamina, o que altera formato e função da proteína sintetizada.

Havia mais três trechos potencialmente deletérios na sopa de 3 bilhões de letrinhas. No gene F2, a substituição de um G por um A pode ocasionar níveis sanguíneos elevados do fator II de coagulação (protrombina). A mutação se correlaciona com risco aumentado de trombose venosa e susceptibilidade para acidente vascular cerebral isquêmico (interrupção de fluxo sanguíneo por obstrução de artéria).

No gene MYPN, determinada citosina (C) cedeu lugar para timina (T), coisa que já foi associada com cardiomiopatia dilatada, mas trabalhos posteriores puseram a correlação em dúvida. Por fim, no gene KCNE1, um A em lugar que seria de G aparece na literatura em associação igualmente controversa com síndrome do QT longo, um resultado de eletrocardiograma que sugere risco de arritmias cardíacas. Nos dois casos, os estudos mais recentes já indicam essas mutações como benignas.

 

Capa da Ilustríssima - Niege Borges

Os passos seguintes foram consultas com o hematologista Nelson Hamerschlak e o cardiologista Luciano Harary. Exames de laboratório revelaram que o genótipo de Von Willebrand não se manifesta como fenótipo da doença: a dosagem do fator em meu sangue é de 85,5%, dentro dos valores de referência entre 50% e 160%. Tudo em ordem também no teste de tempo de protrombina: 88% de atividade, dentro do intervalo esperado de 70-100%.

As explicações possíveis derivam de coisas raramente mencionadas quando se fala de alelos (variantes de genes) ditos dominantes: penetrância e expressividade. A primeira diz respeito ao percentual de indivíduos portadores do gene que de fato desenvolvem o fenótipo correspondente (o que pode deixar de ocorrer por interações com outros trechos do genoma ou por influência do ambiente, por exemplo). A segunda se refere aos níveis variáveis de manifestação da característica nos indivíduos afetados.

“Teoricamente é possível que uma pessoa tenha uma mutação patogênica e não tenha a doença”, ensina Sérgio Pena. “Ou seja, mutação patogênica é diferente de mutação causadora de doença.”

A genética não está tão avançada assim”, pondera Hamerschlak. O médico do Hospital Israelita Albert Einstein, porém, preserva seu entusiasmo com a genômica: “É impressionante a inovação, as novas tecnologias para diagnóstico”. Ele recomenda o uso de meias elásticas compressoras em longas viagens de avião, por via das dúvidas, para diminuir a chance de uma trombose venosa.

Os exames tampouco indicaram algo anormal no coração. Um ecocardiograma revelou que o órgão tem dimensões normais, afastando a hipótese de cardiomiopatia dilatada. E o intervalo QT está normal no eletrocardiograma. “Muito se falou que [o genoma] traria a cura de todas as doenças. Eu também acreditava”, diz Harary, que não recorre de modo intensivo a ferramentas genômicas em sua prática clínica. “Estou repensando essa ideia.”

Para além das doenças, a análise padrão de genomas inclui ainda variantes com implicação farmacogenômica, ou seja, genes que influenciam a ação de medicamentos no organismo da pessoa. Houve grandes avanços pontuais nessa área, simbolizado pelos exemplos de sucesso com testes genéticos para detectar mutações somáticas (não herdadas dos pais) e com base nelas indicar se pacientes com câncer vão beneficiar-se com medicamentos como trastuzumabe (nome comercial Herceptin) e imatinibe (Glivec), ainda que essa informação só ajude 7% dos que desenvolvem metástases.

A farmacogenética encontra aplicações de espectro mais amplo, ressalta Pena, em drogas usadas em cardiologia e hematologia (a varfarina, por ser muito empregada, é uma delas), em psiquiatria (antipsicóticos, antidepressivos e ansiolíticos), em neurologia (anticonvulsivantes), em anestesia e em doenças crônicas como a Aids.

Pena encontrou algumas dessas microagulhas preocupantes no maxipalheiro do meu genoma, para usar sua própria analogia. Por exemplo, uma variante do gene CYP2C9 que torna mais lenta a degradação do já citado anticoagulante varfarina (Marevan), o que recomenda doses mais baixas que o usual, pois sua ação prolongada aumenta o risco de sangramento.

“O que você achou do seu genoma?”, pergunta o geneticista. “Um pouco decepcionante...”, arrisco. Pena parece surpreso: “Você acha decepcionante?”. Eu: “Com todo o oba-oba em torno do genoma...”.

“Eu fui extremamente conservador, não estou querendo dar show, fazer inferências sobre se você vai ficar careca ou não vai”, explica o médico. Ele se referia ao fato de ter considerado só as variações genéticas com implicação clínica incontroversa. Ficou de fora a miríade de caraterísticas —cor dos olhos, marcadores de ancestralidade etc.— que empresas como 23andMe procuram no DNA de seus clientes com testes a partir de US$ 40 (cerca de R$ 150). Pena chama isso de “genética de salão”.

Produção de fármacos em laboratório de Goiás - Sergio Lima/Folhapress

“Pense bem. Pode não ser o seu caso, porque a doença de Von Willebrand é leve. Mas suponha que fosse uma pessoa com Willebrand importante, isso pode salvar a vida dela. E usar meia elástica em voos longos —é uma coisa importante de a pessoa fazer. O indivíduo pode ter uma trombose, uma embolia, e morrer.”

Mais importantes ainda são as aplicações a pacientes para os quais a medicina tradicional não consegue um diagnóstico clínico. “Aqui em BH, no Gene e na faculdade, nós fizemos nos últimos cinco anos mais de 600 sequenciamentos completos”, conta Pena. “Em aproximadamente 60% desses casos chegamos a um diagnóstico genético detalhado, que permitiu tratamento em alguns casos, prevenção de complicações na maioria e prognóstico clínico e aconselhamento genético em todos.”

Pena, entretanto, vem dosando seu entusiasmo com a capacidade preditiva da genômica no caso de pessoas sadias. Diz que o modelo vigente antes era de doença comum/variante genética comum, mas que agora existe um modelo alternativo: doenças comuns/variantes raras. Vale dizer, as moléstias mais importantes parecem ser influenciadas por conjuntos de mutações espalhadas pelo genoma.

“Houve uma época em que eu me entusiasmei muito com a ideia de prever o futuro médico da pessoa, de fazer, em vez de um mapa astral, um mapa genômico.” Essa era a promessa do Projeto Genoma Humano, segundo um dos papas da área, o Nobel de química (1980) Walter Gilbert: “A posse de um mapa genético e da sequência do DNA de um ser humano vai transformar a medicina”.

De todo modo, um mapa grosseiro é melhor que mapa nenhum, afirma Carl Zimmer em seu novo livro, “She Has Her Mother’s Laugh” (ela tem a risada da mãe), sobre “os poderes, perversões e potencial da hereditariedade”, como diz o subtítulo. Após traçar um panorama histórico-científico ao longo de 544 páginas, Zimmer conclui que a acepção comum e simplista dessa ideia precisa ser reformada à luz da complexidade nela encontrada pela ciência.

Zimmer escreve que desde o início da genética alguns pesquisadores consideravam falácia falar em gene disso ou daquilo, característica ou enfermidade: “Os genes não têm tal poder. Eles existem num ambiente, e seus efeitos podem ser muito diferentes em diferentes companhias”.

Do paradigma monogênico (uma doença, uma mutação) passou-se para o poligênico (uma doença, várias mutações) e, ao que parece, caminhamos para um modelo bem mais complicado, em que todas as partes do genoma exercem alguma influência, maior ou menor, na manifestação de uma característica. É a tese onigênica, levantada por Jonathan Pritchard, da Universidade Stanford.

Pritchard parte de contestações embaraçosas para o determinismo genético, como o fato de genes reputados como causas dessa ou daquela condição explicarem só uma fração pequena dos casos encontrados, ou de características complexas que são correlacionadas com sequências de DNA fora dos genes propriamente ditos, em trechos que regulam a fabricação de uma proteína sem conter informação quanto a sua estrutura e função.

“Precisamos entender por que genes cruciais em geral contribuem com apenas uma pequena parte da herdabilidade total [de uma condição] e como a maioria dos genes ativos nos tipos celulares relevantes podem fazer contribuições diferentes de zero”, escreveu em 2017 num artigo para o periódico Cell.

“Para resolver isso, propomos que redes celulares reguladoras são altamente interconectadas, a ponto de qualquer gene expresso ter probabilidade de afetar a regulação ou a função dos genes cruciais.” Dito de outro modo: os trechos de DNA transcritos em cada tipo de célula atuam em conjunto o tempo todo, como os músicos de uma orquestra sinfônica, embora alguns sobressaiam de tempos em tempos, como solistas; o espetáculo, porém, depende da totalidade do conjunto —e não há maestro presente no palco.

“Você pratica ou já praticou algum esporte?” Não estava preparado para a pergunta de Sandro José de Souza, 51, biólogo que dirige o BioME, Centro Multiusuário de Bioinformática da UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte). Eu recorrera ao pesquisador paulista que migrou para o Nordeste a fim de tentar extrair outros tipos de leite da pedreira genômica, um arquivo de mais de 50 gigabytes que consumiu várias horas noturnas de processamento para alcançar os servidores do BioME em Natal.

Souza reuniu um time seleto do centro, que abriga 12 pesquisadores e 70 estudantes, para fazer uma análise alternativa dos dados brutos cedidos por Pena: José Eduardo Kroll fez o mapeamento de minhas sequências de DNA no genoma referência e, assim, a identificação de variantes (mutações); André Fonseca trabalhou sobre a questão de ancestralidade; e Jorge Estefano comparou meu genoma com o de neandertais e caracterizou as sequências que não coincidiam com o sequenciamento de referência.

Algumas coisas chamaram a atenção do quarteto. Uma delas estava no gene ACTN3, decisivo para células musculares produzirem a proteína alfa-actinina 3. No meu caso, o gene foi vítima de uma mutação dita “nonsense”, tipo de falha —como a entrada de uma letra extra na sequência que introduz um ponto final, ou códon de parada, antes da hora— que impede a síntese completa da proteína. É o que se chama de nocaute do gene.

A truncagem está presente em ambas as cópias do cromossomo 11 que minhas células carregam. No jargão dos geneticistas, sou homozigoto para essa mutação que, no caso, implica perda de função. Entretanto, isso talvez não seja uma desvantagem: a variante aparece com frequência maior entre atletas fundistas de alto desempenho, como maratonistas.

“Aparentemente o gene funcional está associado com ‘sprinters’ [velocistas]”, diz Souza. “Provavelmente ele está sendo selecionado por isso, nossos ancestrais conseguiam correr dos predadores. Tinham vantagem em correr mais rápido. Mas algumas referências estão começando a questionar isso [a associação].”

Esportes não são comigo. Mas um fato recente subiu à memória: em julho de 2017, perto de completar 60 anos, subi ao pico da Neblina (2.995 m), na fronteira com a Venezuela, guiado por ianomâmis da aldeia Maturacá. Uma caminhada de 72 km e oito dias com os pés molhados. Não faltaram momentos de quase desistência, mas tudo deu certo —o nocaute do ACTN3 não só não me derrubou como pode ter ajudado a alcançar o cume e a voltar inteiro.

A turma de Natal encontrou cinco outras mutações nonsense no genoma com possíveis implicações clínicas (e mais 80 de efeito desconhecido). Os bancos de dados que associam variantes genéticas com doenças informam, felizmente, que nenhuma delas parece ter efeito patogênico. Mas a direção do BioME me fez assinar uma declaração dando ciência de que essa e outras análises feitas ali não constituem um laudo de valor clínico.

Na análise farmacogenômica, apareceram cinco alelos associados —não sem controvérsia— com a recomendação de doses menores do anticoagulante varfarina. Se um dia tiver câncer de mama, o trastuzumabe talvez não seja de grande valia, caso venha a valer para homens o que a literatura registra para mulheres. Seria prudente, ainda, maneirar com anti-inflamatórios como celecoxibe. E por aí vai. Ao todo 34 itens de mutações que parecem influenciar a ação de remédios.

Uma delas capturou minha atenção, no gene ABCB1. As duas cópias são de uma variedade que pode diminuir a eficácia de sinvastatina, que tomei durante anos para controlar o colesterol. Por conta própria tinha suspendido o remédio, na ilusão de que conseguiria reduzi-lo só com exercícios.

Nada feito: os últimos exames indicaram total de 241 mg/dL, quando o desejável seria menos de 190. O cardiologista Luciano Harary recomendou retomar a medicação, mas substituindo sinvastatina por rosuvastatina, que vem dando melhores resultados. Ou seja, atirou no que viu e acertou no que não viu (a segunda análise do genoma só chegou a suas mãos depois da prescrição).

A análise de ancestralidade indicou o que se encontra visível no biótipo do jornalista: 49% de componentes genéticos mais frequentes em populações europeias, 32% de ameríndias e 19% de africanas. “Foge um pouco do padrão da população brasileira. Você tem uma proporção [de DNA indígena] quase do Norte do Brasil”, ressalta Souza.

De novo, sem surpresa: investigações genealógicas da família de minha avó materna (Camargo) sugerem ascendência que remontaria ao bandeirante português João Ramalho Maldonado (1493-1580), que se aproximou do líder tupiniquim Tibiriçá e teve filhos com sua filha Bartira. De lá para cá, muitos outros ancestrais brancos geraram prole com índias e escravas negras, como de praxe na violenta colônia.

Curioso, mas não irrelevante, foi descobrir 1,58% de sequências genéticas herdadas, tudo indica, de neandertais. O genoma dessa espécie humana surgida talvez há 400 mil anos e extinta há menos de 40 mil foi reconstituído a partir de DNA extraído de seus fósseis, uma façanha biomolecular. Indivíduos da espécie Homo neanderthalensis chegaram a conviver com os da nossa, Homo sapiens, e possivelmente ocorreu miscigenação entre eles.

O 1,58% de DNA coincidente com o de neandertais corresponde a quase 49 milhões de letras, entre as quais Jorge Estefano, do BioME, localizou 248 genes (a espécie humana tem mais de 20 mil). Ao investigá-los, Estefano encontrou grande concentração de sequências associadas com o sistema imunológico e com defesas contra vírus.

Carl Zimmer topou com quantidade semelhante em seu próprio genoma e ofereceu a seguinte hipótese: “Quando os primeiros africanos [Homo sapiens] migraram para outros continentes, podem ter encontrado pela primeira vez uma série de doenças. Neandertais, por outro lado, vinham se adaptando a esses desafios médicos por centenas de milhares de anos. Tomar emprestado genes de sistema imune dos neandertais pode ter sido uma forma rápida de contar com melhores chances de sobreviver na nova casa”.

Havia mais DNA nas células bucais, contudo, que não se alinhavam com o genoma de referência estabelecido pelo Projeto Genoma Humano. Grosso modo, 25 milhões de um total de 775 milhões de sequências parciais usadas para remontar minha biblioteca genética. Cerca de 20 milhões de trechos desse DNA incongruente coincidiam com material sequenciado de bactérias depositado em bancos de dados e certamente provêm de germes presentes em minha boca.

Mais esquisito foi saber que 200 mil trechos na amostra eram oriundos de um não primata, da espécie Gallus gallus. Em linguagem cotidiana, frango. A explicação é trivial: no dia dos cotonetes esfregados na bochecha comi galinha no almoço e sobraram vestígios biomoleculares dela na boca.

“Eu brinco em palestras e digo que você está assistindo a um filme, mata um pernilongo e vai poder ver se ele tem [o vírus da] febre amarela”, diz Souza, do BioME. “Do lado da máquina de café ou pipoca no cinema vai estar a máquina de sequenciamento [para analisar o sangue do inseto esmagado]. Ou então você vai fazer o sequenciamento em casa [risos].”

Não é só brincadeira. “Hoje existe uma terceira geração de sequenciadores de DNA”, informa o diretor do centro da UFRN. Abre a gaveta e tira um dispositivo com metade da largura de um celular e o dobro da espessura, informando tratar-se de um sequenciador de DNA —modelo MinION, da empresa britânica Oxford Nanopore. “Faz uma molécula com 100 mil, 200 mil, 300 mil bases [letras] em questão de segundos.”

“Mas você faz um genoma inteiro com essa porcaria aí?”, demando, incrédulo. Souza explica que o aparelho tem duas limitações: a taxa de erro ainda é muito alta e a quantidade que consegue sequenciar é baixa. Para fazer um genoma inteiro seriam necessárias várias corridas, e o dispositivo de cem gramas e US$ 900 é descartável; usa-se uma vez e joga-se fora.

Nos anos 2000, quando visitava com frequência laboratórios de genômica, as máquinas de sequenciamento eram do tamanho de lavadoras de roupa e custavam dezenas, centenas de milhares de dólares. Mais de uma década depois, coisas como o MinION já foram usadas durante surtos de ebola na África para identificar subtipos do vírus em campo, com emprego de um laboratório que cabe numa mala.

A tecnologia avança mais rápido que a imaginação até de quem, como eu, sente fascínio por genômica. Com os pulos que dá, o sequenciamento que um dia consumiu US$ 3 bilhões hoje se faz por US$ 1.000. Mais de 1 milhão de genomas de humanos já foram soletrados e estão disponíveis em bancos de dados públicos para comparação e correlação com dados clínicos dos indivíduos.

“Se fosse datilografar o genoma humano, você teria uma pilha de papel de 24 andares”, compara Sérgio Pena, da UFMG. “Paradoxalmente, a gente consegue hoje analisar isso num computador de mesa.” A quantidade de informação acumulada levará a um salto de qualidade preditiva, fazem fé os genomicistas: “Antes a gente pescava com vara, um peixe [gene] de cada vez. Hoje em dia, com o genoma, pesca com rede, todos os peixes ao mesmo tempo”.

“Naquele tempo, foi um pouco ‘over’ [exagerado]”, diz Souza, do BioME. “No fundo, aquele discurso está muito mais apropriado para agora, com esses novos sequenciadores, do que para aquela época [anos 2000].”

“Tinha um lado de marketing. Hoje está claro que não é a sequência do genoma humano, mas a sequência de milhares, de milhões de genomas, que é muito útil. A aplicação clínica foi conseguida com o barateamento da tecnologia, que permitiu sequenciar muita gente.”

Leitora de DNA no cinema, câncer só como constelação do zodíaco, Livro da Vida, medicina individualizada de precisão... Sigo com um pé atrás, mesmo agradecido pelas dicas de meu querido genoma sobre meias elásticas, varfarina e sinvastatina e aliviado pela penetrância incompleta da doença de Von Willebrand.

 “Você acha que vai chegar esse dia?”, lanço a dúvida para Sandro de Souza. “Sim”, responde firme o bioinformata. “Se hoje já estão fazendo no meio da África... Sequenciamento virou commodity. O desafio vai ser a análise.”

 

Exame pode custar até R$ 21 mil

No Brasil, é possível fazer uma versão reduzida do sequenciamento de genoma. Valores variam de R$ 2.000 a R$ 21 mil. O exame requer indicação médica. Pode ser útil para pessoas portadoras de doença genética que ainda não receberam um diagnóstico certo ou com casos de doença genética na família.


Marcelo Leite​, colunista da Folha, é doutor em ciências sociais pela Unicamp e autor dos livros “Promessas do Genoma” e “Ciência – Use com Cuidado”.

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