17 de mai de 2018

CRISPR: o que é esta ferramenta de edição genética e quando vai surgir na sua vida?

Udacity Brasil

Imagine poder escolher a cor dos olhos, a altura e até mesmo o formato do rosto do seu filho antes de nascer. Ou eliminar da sua família uma doença genética que afeta a todos. Ou substituir todos os pernilongos do mundo por pernilongos cuja picada não coça.

Pode parecer ficção científica, mas essas possibilidades estão cada vez mais próximas da realidade. Todas elas usam edição genética para criar alterações no próprio código responsável por dizer, em termos biológicos, quem nós somos. E uma técnica conhecida como CRISPR (lê-se “crísper") está tornando a edição genética cada vez mais acessível.

Não se trata de uma promessa para o futuro: pesquisadores chineses já utilizaram o CRISPR em 86 humanos. E a agência reguladora de alimentos dos Estados Unidos já permite a criação e comercialização de plantas e vegetais com edição genética nos mercados.

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Como o CRISPR funciona?

Embora a técnica seja chamada de CRISPR, ela é um pouco mais complicada que isso. “CRISPR” é uma sigla para Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.

Você não precisa entender esse palavreado todo – basta entender que ele se refere a uma parte do DNA de uma bactéria.

Essa bactéria tem um mecanismo de defesa interessante: sempre que ela é invadida por um vírus, ela guarda no DNA dela um pedaço do DNA do invasor. Ele fica guardado, segundo a revista Wired, na forma de um “RNA-guia” (o RNA é o responsável pela síntese de proteínas da célula) que, ao ser lido, pode ser copiado. Assim, se ela encontrar novamente aquele vírus, saberá agir contra ele.

No DNA da bactéria, os RNAs-guias que lhe permitem combater os vírus são separados por pedaços de código genético que são curtos, regularmente espaçados e palindrômicos (ou seja: a leitura deles é igual mesmo que eles sejam lidos de trás para frente). Esses pedaços deixam a “memória genética” da bactéria organizada. E é a esse pedaço que a sigla CRISPR se refere.

Quando a bactéria é novamente invadida por um vírus que ela já viu, ela combina o RNA-guia referente ao DNA do vírus com uma nuclease - uma enzima capaz de “cortar” DNA. Dessa forma, ela cria uma espécie de “faca genética” que só ataca aquele DNA específico.

O vídeo acima ilustra como o CRISPR funciona

Sempre que ela encontra aquela sequência em um código genético, ela corta fora aquele pedaço do DNA. Na prática, isso mata o vírus e deixa a bactéria segura.

Mas a grande sacada que os pesquisadores tiveram é que a bactéria na verdade pode armazenar qualquer pedaço de DNA - não precisa ser de um vírus.

Mais do que isso: a nuclease que a bactéria usa (chamada de Cas9) pode ser usada não só para “eliminar” um pedaço do DNA, mas também para substituí-lo por outro pedaço, escolhido pelos pesquisadores.

Dr. José Hernandes, biólogo do Instituto de Biociências da USP que usa a técnica em sua pesquisa, explica que também é possível usar outras nucleases com efeitos diferentes.

Portanto, a bactéria pode ser usada para detectar partes específicas do DNA de um ser vivo e substituí-la por outras.

Ela pode, por exemplo, substituir o gene que causa uma doença genética por uma versão saudável do mesmo gene. Ou substituir o gene que determina que o indivíduo tenha olhos azuis por um gene que faça-o ter olhos verdes.

Em suma, a humanidade está adentrando um período novo: o da edição genética.

Jennifer Doudna, que descobriu a técnica com Emmanuelle Charpentier, explica como CRISPR funciona

O CRISPR é perigoso?

É um tempo empolgante – imagine tudo que pode ser feito apenas na saúde! –, mas todas as possíveis aplicações, naturalmente, exigem muito estudo antes de serem implementadas.

Já houve ao menos um caso de médicos que usaram o CRISPR para curar uma doença genética em uma pessoa viva, mas além de ser uma técnica caríssima, trata-se de uma medida arriscada.

Isso porque se apenas parte das células de um determinado tecido da pessoa forem substituídas, elas podem ser vistas pelas demais células como um organismo a ser combatido. É como se o corpo rejeitasse as novas células. E, nesse caso, o paciente poderia correr grande risco.

Embora estejam no horizonte – e especialmente em países que seguem outras regras de debate, como a China – a edição genética em humanos e embriões ainda está distante e há bastante tempo para se estudar o risco e as questões éticas relacionadas.

Legumes feitos com essa nova edição genética, no entanto, já estão prestes a chegar ao mercado. E plantá-los seria, de alguma maneira, introduzir um novo indivíduo em um ambiente. Isso não poderia causar um desequilíbrio no ambiente capaz de afetar a nós?

Segundo Hernandes, não precisamos nos preocupar com isso. “Existem normalmente dois objetivos quando fazemos plantas geneticamente modificadas: criar plantas com maior teor nutritivo, que não representam problemas ambientais, ou criar plantas mais resistentes e que aumentem a produção”, diz ele.

“Até onde eu entendo, plantas geneticamente modificadas dificilmente poderiam causar um desequilíbrio ambiental, pois elas geralmente são resistentes apenas a algumas pragas ou herbicidas”, explica.

Humanos já fazem edição genética há milênios

Essas modificações, mesmo que mais radicais, não seriam tão diferentes dos cruzamentos selecionados que a humanidade já vem fazendo praticamente desde sempre.

Como Hernandes explica, “não só frutas e legumes, mas praticamente todas as culturas vegetais e todos os animais que usamos para alimentação são frutos da seleção artificial que nós praticamos há milênios”.

Ou seja: se ao longo de séculos os agricultores plantam apenas as sementes das laranjas mais gordinhas, hoje em dia temos laranjas maiores do que tínhamos séculos atrás.

Por conta disso, diz Hernandes, “embora muita gente tenha medo do CRISPR, na realidade ele pode ser considerado muito mais seguro do que a seleção clássica”.

Isso porque o CRISPR “altera apenas as sequências que você deseja”, enquanto o método tradicional, por cruzamento, “introduz grandes porções do genoma dessas outras variedades na sua cultura de interesse, e ninguém sabe o que está sendo introduzido dessa maneira”.

Além disso, segundo o pesquisador, “a seleção clássica pode demorar anos, até mesmo décadas, para gerar os efeitos desejados”. Por outro lado, o CRISPR “pode gerar as alterações desejadas muito mais rapidamente, porque você especifica qual alteração no genoma deve ser feita”.

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Os benefícios do CRISPR para a humanidade, segundo Bill Gates

Não se trata apenas de ter laranjas mais atraentes no mercado: é possível criar uma nova "revolução verde", como aquela que aconteceu na primeira metade do século 20 e trouxe grãos mais resistentes. O resultado ajudou a combater a fome em países em desenvolvimento em uma escala sem precedentes.

Em um artigo para a revista Foreign Affairs, Bill Gates diz que seria uma "tragédia" não utilizar essa nova possibilidade.

"Até o fim deste ano [2018], cinco milhões de crianças com menos de cinco anos vão morrer, majoritariamente em países pobres e por causas evitáveis", escreve. "Centenas de milhões de outras crianças vão continuar sofrendo sem necessidade com doenças e malnutrição que podem causar deficiências cognitivas e físicas."

Utilizar inovações tecnológicas como o CRISPR pode ajudar a transformar esse cenário. "Ao longo da próxima década, a edição de genes pode ajudar a humanidade a superar alguns de seus maiores e mais persistentes desafios em saúde global e desenvolvimento", continua Gates, citando as possibilidades de melhora em diagnósticos, tratamentos e outras ferramentas.

Estas técnicas "também estão acelerando pesquisas que podem ajudar a exterminar a pobreza extrema ao permitir que milhões de fazendeiros no mundo em desenvolvimento cultivem plantações e criem animais mais produtivos, mais nutritivos e mais resistentes."

Em tempos de rápidas transformações climáticas, a edição genética também poderia ser uma ferramenta para mitigar os efeitos das mudanças climáticas no planeta.

CRISPR para pesquisas

Gates defende que o CRISPR não é apenas uma técnica médica, agricultural ou estética, mas também uma ferramenta de pesquisa. O trabalho do biólogo José Hernandes, por exemplo, emprega-o para estudar o tabaco.

Mais especificamente, ele estuda um elemento do genoma do tabaco chamado “Tnt1” - trata-se de um gene que possui mais de 600 cópias no DNA da planta. Elementos desse tipo são chamados “elementos de transição”, e são estudados pelo GaTE-LAB do Instituto de Biociências da USP.

A ideia de Hernandes é entender a função dessas 600 cópias do mesmo gene no DNA da planta. Por isso, ele pretende usar o CRISPR para “silenciar” o Tnt1. Com isso, ele quer entender duas coisas: primeiro, qual é a função desse gene e, segundo, o que acontece quando você usa o CRISPR (que normalmente afeta um gene só) para editar um gene que aparece mais de 600 vezes.

Pesquisas desse tipo são essenciais se quisermos algum dia usar o CRISPR para criar “bebês sob medida” ou humanos modificados com olhos mais potentes, por exemplo.

Segundo Hernandes, embora a técnica seja “bem promissora”, ainda “precisamos entender exatamente o que podemos e precisaríamos alterar no genoma” para alcançar os efeitos desejados.

Quando se trata de doenças genéticas bem caracterizadas, o caminho está mais avançado, visto que pesquisadores já sabem com precisão quais alterações genéticas precisam ser feitas para “curar” a doença. Isso não significa que alguém poderá, pelo menos no médio prazo, eliminar essa doença do próprio corpo – mas poderá preveni-la ao gerar bebês saudáveis.

As consequências de um mundo como este são difíceis de exagerar. Tanto que Jennifer Doudna, uma das duas cientistas que inventou a tecnologia, propôs uma pausa nos experimentos para que a comunidade científica pudesse debater as consequências de sua própria descoberta.

Em sua TED Talk, ela resumiu o que está em jogo: "Não é mais ficção científica – e o que isso coloca diante de nós é uma enorme responsabilidade."

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