Uma revolução na manipulação de genomas

Nos últimos três anos, um novo método vem sendo utilizado para editar a sequência de DNA de qualquer organismo, incluindo humanos. É o sistema CRISPR/Cas (CRISPR é um acrônimo do inglês: clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats), que originalmente é usado por bactérias para se defender de infecções causadas por vírus. Quando a bactéria detecta a presença de DNA viral, ela incorpora parte desse DNA e produz dois tipos de RNA de pequeno comprimento, sendo que um deles é complementar à sequência do DNA viral. Essas duas sequências de RNA formam um complexo com a enzima Cas, que é uma nuclease, um tipo de enzima que corta DNA. Quando a sequência de RNA guia (aquela complementar ao DNA viral) acha seu alvo dentro do DNA viral, a Cas corta esse DNA, degradando o DNA viral. Isso confere à bactéria uma resposta imune adaptativa, algo que não se imaginava existir antes.

CRISPR

Figura 1. Sistema CRISPR/Cas. Fase de adaptação: a bactéria reconhece o DNA viral e incorpora ao próprio DNA. Fase de transcrição: a bactéria produz pequenos RNA baseados no DNA viral incorporado. Fase de interferência: os RNA se ligam a enzima Cas e esse complexo destrói o DNA viral. (Modificado de http://sitn.hms.harvard.edu/flash/2014/crispr-a-game-changing-genetic-engineering-technique/)

Este mecanismo foi modificado de forma que hoje é possível cortar qualquer sequência de DNA, de qualquer organismo, em uma localização específica, apenas modificando a sequência do RNA guia. E isso pode ser feito tanto no tubo de ensaio como nos núcleos de células vivas. Uma vez que esse sistema corta a fita de DNA, a célula tenta reparar esse DNA cortado. Entretanto o processo de reparo de DNA é propenso a erro, levando a mutações que podem fazer com que esse gene perca a função. Essas mutações são aleatórias, mas as vezes queremos algo mais preciso, por exemplo, repor um gene mutado por um sem a mutação. Isso pode ser feito adicionando um outro pedaço de DNA, um que contenha a sequência desejada. Então, uma vez que o complexo com Cas corta o DNA em uma região especifica, esse outro pedaço de DNA que contém a sequência desejada serve de molde para reparar o corte, e substitui a sequência original, alterando assim o DNA. Tudo isso pode ser feito em células em cultura no laboratório, em óvulos fertilizados, permitindo a criação de transgênicos com mutações dirigidas. E ao contrário de outros métodos, o sistema CRISPR/Cas permite que muitos genes possam ser alterados de um vez.

O avanço dessa tecnologia tem sido rápido, o que pode trazer grandes avanços nas pesquisas básicas, no desenvolvimento de drogas, na agricultura, e talvez, no tratamento de doenças genéticas, até mesmo daquelas complexas em que muitos genes estão envolvidos.

Fonte:

Sontheimer, E. J. & Barrangou, R. The Bacterial Origins of the CRISPR Genome-Editing Revolution. Hum. Gene Ther. 26, 413–424 (2015).

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