Muito tem se falado sobre a Engenharia Genética nas últimas duas décadas e, se você é um pouquinho ligado em ciência, com certeza já escutou sobre a mais nova ferramenta dona do posto de queridinha da Biotecnologia: CRISPR/Cas9. Originalmente encontrado em bactérias – onde é utilizado como uma arma genética para impedir infecção por vírus – esse sistema, que atua como uma ferramenta molecular para “recortar e colar” o DNA, vem sendo responsável por diversos avanços científicos.
Ao ser infectada por um vírus, a bactéria guarda uma pequena porção do DNA viral em um arquivo genético chamado CRISPR; Caso seja infectada novamente, esse DNA viral é convertido em RNA e alimenta uma “arma secreta” conhecida por Cas9 – uma enzima que persegue qualquer sequência de DNA que combina com a sequência arquivada, retirando-a do interior da bactéria. Imagem traduzida – para original, link na imagem.
Campeã na nossa lista das 10 melhores descobertas biotecnológicas do ano passado, essa ferramenta já mostrou resultados espetaculares de sua aplicação. Por conta disso, nós do Profissão Biotec selecionamos 10 coisas incríveis que a CRISPR nos proporcionou (até agora) em 2017. Confira!
1. Autodestruição de superbactérias
Com a CRISPR, cientistas conseguiram editar genes de vírus bacteriófagos no intuito de que estes, ao infectar bactérias, conduzissem-nas à autodestruição. Em um dos projetos, o vírus é modificado para produzir sequências de RNAs e a enzima bacteriana Cas9. Dessa forma, durante a infecção bacteriana pelo vírus, a enzima Cas9 (presente no genoma viral) é transcrita e corta o DNA bacteriano em uma região pré-definida, levando à sua autodestruição.
Vírus bacteriófago infectando célula bacteriana.
2. Redução de fertilidade em mosquitos transmissores de doenças
Graças à CRISPR, é possível rastrear os genes responsáveis pela fertilidade em mosquitos e realizar diversas mudanças genéticas simultaneamente. Cientistas descobriram que ao modificar o código genético de mosquitos a fim de diminuir sua taxa de fertilidade e controlar a maneira com que esses genes são transmitidos aos seus descendentes, é possível limitar a propagação de mosquitos transmissores de doenças endêmicas como a dengue e a malária.
Existem diversas doenças transmitidas por mosquitos em todo o mundo como a zika, malária, elefantíase, dengue, febre amarela e oeste do Nilo. A técnica de CRISPR pode contribuir com a erradicação de algumas delas. Imagem traduzida – para original, link na imagem.
3. Avanços na biologia sintética
O primeiro organismo semi-sintético foi desenvolvido por meio da inserção de um código genético de seis letras em bactérias E. coli. Enquanto todo organismo vivo no planeta Terra possui um DNA feito de quatro bases (representadas pelas letras G, T, C e A), essa E. coli modificada carrega um tipo de DNA completamente novo com duas bases adicionais, X e Y, em seu código genético. O objetivo deste trabalho é utilizar esses microrganismos para a produção de novos tipos de proteínas que podem ser transformadas em drogas e utilizadas para o tratamento de uma série de doenças. A edição de genes foi utilizada para garantir que a bactéria não acusasse as novas moléculas de DNA como estranhas.
4. Primeiro filme codificado em DNA
Recentemente, pesquisadores de Harvard conseguiram codificar um GIF no genoma bacteriano com o intuito de testar o potencial e os limites de armazenamento do DNA. Com a ajuda da técnica CRISPR, foi possível transformar as células em um “gravador molecular” para incorporar sequências de informações no genoma de E. coli. Cada pixel individual do GIF foi convertido em nucleotídeos, os componentes das moléculas de DNA. Essa habilidade de conversão de informação em nucleotídeos tornará possível o armazenamento de uma grande quantidade de dados em moléculas microscópicas de fácil carregamento.
Primeiro filme codificado por DNA. À esquerda, imagem original, e à direita, a imagem reconstruída da bactéria.
5. Luta contra o HIV
Pela primeira vez, a edição de genes foi utilizada para remoção do HIV de organismos vivos. Usando a CRISPR, cientistas eliminaram o material genético do vírus tanto em infecções agudas quanto em infecções latentes em três modelos animais.
6. Destruição de células cancerígenas
A CRISPR também tem sido utilizada (e com sucesso) para atingir o comando central do câncer – a fusão híbrida de genes responsáveis pelo crescimento anormal de tumores. Utilizando a técnica de “recortar e colar” o DNA, pesquisadores criaram um gene que ataca as células de câncer, encolhendo tumores. Os testes foram realizados em camundongos e foi a primeira vez que a tecnologia foi utilizada para atingir genes de fusão.
7. Interrupção do ciclo celular em células cancerígenas
Ainda na luta contra o câncer, cientistas também foram capazes de desacelerar o crescimento de células cancerígenas com a ajuda da edição de genes. Neste trabalho, cientistas da Universidade de Rochester interromperam o ciclo celular ao atingir uma proteína responsável por preparar a célula para a divisão, a proteína Tudor-SN.
Toda célula viva passa pelo ciclo reprodutivo conhecido por ciclo celular – uma sequência de eventos que resulta no crescimento e divisão das células. Uma célula cancerígena se divide sem parar e invade rapidamente os tecidos ao seu redor. Algumas das abordagens na luta contra o câncer estão na tentativa de pará-lo de se formar e se espalhar por outros tecidos, e a CRISPR também pode ser aplicada com esse objetivo.
8. Revertendo condições clínicas hereditárias
Cientistas conseguiram editar os genes da doença de Huntington em camundongos, revertendo eficientemente os sinais desta doença. A doença de Huntington é uma condição fatal e hereditária na qual células do cérebro morrem devido a uma proteína tóxica liberada por uma versão mutante do gene Huntingtin (mHTT). É justamente nesse gene que a CRISPR atua, criando a possibilidade de uma potencial cura.
9. Produção de biocombustível
Além dos avanços médicos, a CRISPR também contribui com um planeta mais sustentável. Recentemente, cientistas utilizaram uma combinação de ferramentas de edição de genes para engenheirar algas que produzem duas vezes mais material de biocombustível que os tipos selvagens.
10. Remoção de doenças genéticas em embriões
No mês passado foi publicado na Nature um estudo que utilizou a CRISPR para a edição de genes humanos embrionários. Os cientistas “corrigiram” o DNA embrionário para remover o gene MYBPC3 – conhecido por causar cardiomiopatia hipertrófica, uma doença cardíaca que afeta 1 a cada 500 pessoas.
Apesar das diversas possibilidades de uso da técnica, esses estudos trazem muitas implicações éticas, levantando a seguinte questão: quais os limites para as aplicações da CRISPR? Esse tipo de questionamento muitas vezes é esquecido quando os avanços científicos são tão excitantes. Sugerimos que você faça esse teste interativo feito pela New York Times, avalie seus conhecimentos e descubra o que é e o que não é possível fazer com a CRISPR! Depois não esquece de nos avisar quantas questões você acertou.
Referências
Pesquisa FAPESP. CRISPR, uma ferramenta para editar o DNA. Disponível em: http://revistapesquisa.fapesp.br/2016/02/19/uma-ferramenta-para-editar-o-dna/. Acesso em 30/08/2017.
Science Alert. This Video Perfectly Explains Why CRISPR Really Will Change The World Forever. Disponível em: https://www.sciencealert.com/this-video-explains-perfectly-why-crispr-really-will-change-humanity-forever. Acesso em: 30/08/2017.
LABI. A engenharia genética não nos salvará. Disponível em: http://www.labi.ufscar.br/2017/08/11/a-engenharia-genetica-nao-nos-salvara/. Acesso em: 13/09/2017.
