CRISPR-Cas9: A possível volta dos animais extintos

Você já pensou em uma tecnologia que pudesse modificar o material genético e trazer de volta os animais extintos? Vamos falar um pouco sobre ela: a CRISPR-Cas9.

Introdução:

A tecnologia CRISPR-Cas9 revolucionou a maneira como os cientistas podem editar o DNA. A sigla CRISPR-Cas9 vem do nome “Conjunto de Repetições Palindrômicas Curtas Regularmente Espaçadas”, que é uma região do genoma das bactérias que as protege na defesa dos bacteriófagos. O DNA é composto por ácidos nucleicos que têm em sua composição bases nitrogenadas, representadas pelas letras A, T, G e C. Os cientistas descobriram que existem sequências de nucleotídeos nas moléculas de DNA que são idênticas quando lidas de trás para frente (palíndromos), mas apesar disso, essas sequências não podem ser transcritas pela célula (isso quer dizer que a sequência de nucleotídeos não pode ser convertida em moléculas de RNA mensageiro (mRNA) pela célula). Embora tenham relatado essa descoberta, na época não compreendiam sua função. Posteriormente, foi descoberto que o CRISPR faz parte do sistema imunológico das bactérias. Essas sequências de nucleotídeos repetidas são cruciais para que as bactérias possam reconhecer e eliminar vírus invasores. As aplicações do CRISPR/Cas9 são vastas, abrangendo não só humanos, mas também animais e plantas.

Quem desenvolveu?

Em 2012, as cientistas Dra. Jennifer Doudna e Dra. Emmanuelle Charpentier publicaram um artigo retratando pela primeira vez como funciona o sistema conhecido como CRISPR-Cas9. Em outubro de 2020, elas foram contempladas com o prêmio Nobel de Química devido ao desenvolvimento desta revolucionária técnica de edição de genomas, o CRISPR/Cas9.

Como funciona?

O mecanismo funciona da seguinte forma: quando os bacteriófagos infectam uma bactéria, eles injetam fragmentos de seu material genético na célula hospedeira. A bactéria integra esse fragmento próximo às sequências repetidas de nucleotídeos do CRISPR, em seu próprio DNA, como uma forma de memória. Quando a bactéria é novamente exposta ao mesmo vírus, ela transcreve o fragmento de DNA armazenado nas sequências CRISPR em um tipo de RNA denominado CRISPR RNA. Este RNA serve como um adesivo e um sinalizador. O adesivo procura um novo material genético viral que esteja invadindo as células, ao mesmo tempo que identifica enzimas especializadas para cortar e degradar esse material genético. Se o material genético apresentar sequências idênticas a alguma dessas “memórias”, o material genético será picotado pela enzima. Além disso, a tecnologia permite a edição precisa do DNA em qualquer região do genoma, originária do sistema imunológico de bactérias.

Como atua?

CRISPR/CAS9 é dividido em duas moléculas principais: a enzima Cas9, que atua como “tesouras” capazes de cortar o DNA em um local específico; e o RNA guia (gRNA), que direciona a Cas9 para a região alvo do genoma. Ao conhecer previamente a sequência de DNA que se deseja modificar, como uma mutação causadora de doença, o gRNA é projetado para se ligar a essa região específica. A Cas9, guiada pelo gRNA, então corta o DNA nessa sequência complementar. O sistema de reparo do DNA entra em ação para corrigir a região cortada, substituindo as bases removidas. Além de correções, o CRISPR/Cas9 pode induzir o sistema de reparo do DNA para realizar diversas outras modificações genômicas, incluindo a supressão e ativação de genes.

Algumas aplicações:

. Os cientistas acham que podem usar o CRISPR/Cas9 para trazer de volta animais extintos. Recentemente, usaram com sucesso o CRISPR/Cas9 para modificar células de elefante e inserir nelas o DNA do mamute. Essas mudanças podem dar aos elefantes certos traços do mamute, como pelo espesso, que os ajudarão a sobreviver em climas mais frios.

. Já imaginou como seria um tomate picante? Os pesquisadores estão em busca de fazer um tomate picante, modificando o DNA do tomate para que ele produza a capsaicina, substância responsável por fazer a pimenta ficar ardida.

. O câncer é causado pelo acúmulo de alterações genéticas que levam à multiplicação desordenada das células, formando um tumor. Além das abordagens de terapia gênica voltadas para as mutações que promovem o câncer, estudos clínicos têm revelado resultados ao empregar o CRISPR/Cas9 para a imunoterapia de pacientes com câncer. Esses estudos envolvem a extração de células imunológicas do paciente afetado pelo câncer, como as células T, que são modificadas em laboratório utilizando a tecnologia CRISPR/Cas9, transformando-as em células CART-T antes de serem reintroduzidas no organismo do paciente. Os resultados obtidos mostraram-se positivos. Além de já estar sendo aplicada em crianças em tratamento de leucemia, onde os genes são modificados para ensiná-los a “atacar” as células cancerígenas e assim reduzir a doença.

. O CRISPR/Cas9 também pode ser aplicado na agricultura, possibilitando o desenvolvimento de plantas resistentes a estresses ambientais e doenças, melhorando o rendimento e a qualidade dos alimentos. Cultivos de várias plantas já foram desenvolvidos com sucesso, utilizando essa tecnologia.

Grandes poderes, grandes responsabilidades:

Apesar de ser muito benéfico à sociedade, existem regras para garantir o uso seguro dessa tecnologia. A ética determina que toda pesquisa respeite os direitos humanos, o bem-estar dos animais e a lei: os cientistas não devem prejudicar as pessoas, os animais ou o meio ambiente. Como o CRISPR/Cas9 é fácil de usar e não custa muito, torna-se difícil controlar quem o usa e para quê. Embora seja uma ideia intrigante trazer, por exemplo, os dinossauros e mamutes de volta, não sabemos como isso poderia afetar o ecossistema e o bem-estar desses animais.

Conclusão:

CRISPR/Cas9 representa um avanço revolucionário na biologia molecular com suas vastas aplicações na pesquisa, medicina e agricultura. Essa tecnologia promete transformar radicalmente nossa compreensão e abordagem em diversos campos, desde a correção de mutações genéticas associadas a doenças até o desenvolvimento de plantas mais resistentes e nutritivas.

O CRISPR/Cas9 abre portas para novas possibilidades e soluções para desafios complexos. Com o contínuo progresso e aprimoramento desta tecnologia, é esperado que sua influência continue a crescer, impactando positivamente a saúde humana, a segurança alimentar e o meio ambiente, oferecendo a capacidade de editar o genoma de forma precisa e eficiente.