A CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) é uma região do genoma das bactérias caracterizada pela presença de sequências (de DNA) curtas repetidas. Cientistas descobriram que essa região atua como um sistema de defesa das bactérias, em que pedaços de DNA de vírus invasores são inseridos entre essas repetições, como se fosse uma “memória” desses patógenos. Muito parecido com o que a vacina faz com o sistema imune humano para nos proteger infecções virais.

A CRISPR, encontrada apenas em genomas de bactérias e arqueias (domínio de organismos semelhantes a bactérias), se transformou em uma ferramenta da engenharia genética utilizada para editar DNA (Ácido Desoxirribonucleico).

CRISPR na prática

O termo CRISPR, em tradução literal, significa “Conjunto de Repetições Palindrômicas Curtas Regularmente Espaçadas. Sempre convenientemente localizado perto dessas sequências de DNA está o gene que expressa a enzima Cas9. Essa enzima tem a capacidade de cortar precisamente o DNA.

Em uma nova invasão de vírus, a bactéria produz a Cas9 associada com fragmentos de DNA de sua “memória”. Caso o invasor possua uma sequência idêntica, ele será picotado e neutralizado. Esse complexo pode ser otimizado para células de qualquer organismo. Portanto, CRISPR-Cas9 é o nome dado para uma técnica de edição genética utilizado para modificar sequências de DNA precisamente. Técnica que vem revolucionando a biotecnologia nos últimos anos.

CRISPR

Conhecendo a CRISPR-Cas9

Baseado no sistema CRISPR-Cas9 das bactérias, os cientistas descobriram como informar à Cas9 a sequência a ser editada em um genoma. A informação ocorre por meio de uma sequência-guia de RNA (Ácido Ribonucleico), molécula irmã do DNA.

O RNA-guia é baseado no CRISPR (encontrado no genoma das bactérias), e vai ser construído de acordo com a sequência de DNA a ser modificada. Dessa maneira o RNA-guia vai conduzir a Cas9 até uma região do genoma (do organismo que está sendo modificado) que seja correspondente a sea sequência. A Cas9 irá então cortar o DNA.

As células possuem mecanismos de reparo de sequência de DNA naturais, que são ativados toda vez que este é danificado. Uma vez que o DNA da célula é cortado pela Cas9, o sistema de reparo dessa célula é ativado e vai “consertar” o fragmento-alvo.

Essa correção pode acontecer de duas formas:

  • Por homologia

Quando a célula utiliza um molde de fragmento de DNA, que pode ser natural da célula ou exógeno. Neste caso é possível inserir genes.

  • Por junção de extremidades não homólogas

Quando a célula apenas une as duas extremidades do fragmento de DNA. Neste caso é possível inativar genes.

O mecanismo de defesa contra vírus encontrado em bactérias forneceu o conhecimento necessário para um controle extraordinário sobre os genes em muitas espécies, incluindo os humanos.


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Quão nova é a tecnologia CRISPR?

A biologia já faz uso de técnicas para editar e modificar o DNA desde a década de 80. O pesquisador da Embrapa Soja e presidente do Comitê Gestor do portfólio de Engenharia Genética para o Agronegócio, Alexandre Nepomuceno, considera a técnica revolucionária.

"A CRISPR pode ser considerada revolucionária por permitir a manipulação de genes com elevada precisão, rapidez e menor custo."

A CRISPR oferece a possibilidade de editar células vivas para ativar ou desativar genes, marcar e estudar sequências particulares de DNA. Funciona para todo tipo de célula: micro-organismos, plantas, animais ou humanos.

Mas, apesar de revolucionária, a CRISPR ainda é uma ferramenta cujo potencial ainda não foi totalmente desvendado. Novas adaptações e aplicações estão sendo criadas e testadas enquanto você lê este texto.

As descobertas mais recentes

Em 2019 foram identificadas proteínas de vírus, que são capazes de bloquear a atividade do CRISPR em bactérias. Essas proteínas podem ser utilizadas para dar aos cientistas um maior controle sobre a edição gênica por meio do CRISPR-Cas9.

As aplicações podem ser:

  • Tratamento de doenças;
  • Desenvolvimento de plantas tolerantes aos estresses abióticos (a exemplo do frio e da seca) e resistentes a insetos.

Artigos publicados em renomadas revistas, como Science e Nature, apontam as potencialidades do uso da técnica CRISPR no futuro.


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CRISPR e o fim das doenças

Em 2015, cientistas utilizaram CRISPR para provar que era possível suprimir os vírus de HIV de células vivas de pacientes portadores. Um ano depois, formaram um projeto em escala maior, com ratos que tinham o vírus HIV em basicamente todas as células do corpo.

Utilizando CRISPR, cientistas foram capazes de remover mais de 50% do vírus de células de todo o corpo do animal. Em algumas décadas, uma terapia CRISPR pode curar o HIV e outros tipos de vírus.

A CRISPR também derrotaria um dos nossos piores inimigos: o câncer. O câncer acontece quando células indesejadas se recusam a morrer e continuam se multiplicando enquanto se “ocultam” no sistema imunológico.

A CRISPR possibilita editar células imunes e fazer delas “caçadoras” de células cancerosas. Com isso, se livrar do câncer pode, eventualmente, significar apenas a  injeções de milhares de suas próprias células, que foram geneticamente modificadas no laboratório para curar de vez a doença.

Tratamento utilizando a técnica

O primeiro tratamento via CRISPR de pacientes humanos com câncer foi aprovado no início de 2016, nos Estados Unidos. Em outubro do mesmo ano, cientistas chineses realizaram o primeiro teste em pacientes com câncer de pulmão com células imunes modificadas por CRISPR.

Inúmeras doenças são causadas por uma simples letra incorreta em seu DNA. Isso pode impedir o funcionamento de um gene importante. A técnica CRISPR-Cas9 já está sendo padronizada para corrigir somente uma letra do DNA (ou mais, quando necessário). Isso seria o suficiente para curar a doença na célula.

Todas as aplicações médicas que utilizam a técnica têm algo em comum. Elas são limitadas ao indivíduo e morrem com ele – exceto se forem utilizadas em células reprodutivas ou células-tronco embrionárias, o que leva a questões éticas ainda em discussão.

Mas imagine se pudéssemos evitar o desenvolvimento de doenças hereditárias antes mesmo de um bebê vir ao mundo? Foi isso que cientistas da Universidade de Saúde e Ciência do Oregon fizeram ao eliminar de embriões humanos cópias mutantes de um gene responsável por uma doença cardíaca.

 

A pesquisa em questão foi supervisionada e aprovada por diferentes comitês da Universidade e seguiu as regulamentações exigidas. Muito diferente do ocorrido no final de 2018, quando o cientista chinês He jiankui alegou ter criado os primeiros bebês geneticamente editados.

He jiankui afirma ter eliminado um gene de susceptibilidade ao HIV em embriões de casais cujo o pai era soropositivo para o vírus. De um desses embriões, após fertilização in vitro, nasceram gêmeas saudáveis e que seriam resistentes à doença. A pesquisa não foi publicada em revistas científicas, além de ter ido contra questões éticas que envolvem a manipulação de embriões humanos. Isso fez com que muitos cientistas tenham se posicionado contra o feito do pesquisador chinês.

Em Pequim, a pesquisadora do Instituto de Genética e Biologia da Academia Chinesa de Ciências (CAS, na sigla em inglês), Caixia Gao, foi a primeira a usar essa técnica para edição do genoma de culturas agrícolas. As pesquisas conduzidas por Gao estão focadas na engenharia genética do trigo, famoso pelo genoma de alta complexidade. Uma variedade da planta resistente à doença obtida por Gao utilizando a técnica CRISPR já se encontra em fase de desenvolvimento por uma empresa nos Estados Unidos.

 

Fonte: Redação CIB