Receita Molecular de Arroz Soltinho

Apesar das dificuldades profundas em diversos setores, inclusive o econômico, o Brasil ainda está entre as 10 maiores economias do mundo. O setor do agronegócio, referente à agricultura e pecuária, contribui com cerca de 21% do PIB. A Embrapa é fundamental para esse sucesso, tendo quadruplicado a oferta de carne bovina e suína e aumentado em 22 vezes a oferta de frango. Isso impulsionou o país a ser um dos maiores produtores e exportadores mundiais. 

A Embrapa, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, é uma empresa pública criada em 1973 e vinculada ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Ela é uma das mais importantes instituições de pesquisa brasileiras e foca na produção de alimentos, fibras e energia. A Embrapa emprega grandes pesquisadores, possui excelente infraestrutura e utiliza tecnologia de ponta, como a CRISPR/CAS9. Essa tecnologia de edição gênica se destaca no cenário mundial por ser relativamente simples, versátil, barata e extremamente específica. Além da pesquisa, majoritariamente aberta, são produzidos também na Embrapa materiais voltados para a comunidade científica e também para o público em geral. Um desses materiais foi disponibilizado recentemente, e é um livro teórico e prático sobre a tecnologia CRISPR aplicada a plantas (pdf).

Descrição da imagem: capa do livro técnico “Tecnologia CRISPR na edição genômica de plantas”. Créditos: Embrapa Agroenergia.

Esse livro é produto do novo projeto da instituição CRISPRevolution, que visa a “melhoria da qualidade nutricional, industrial e da tolerância ao déficit hídrico de espécies de interesse agronômico”. Na apresentação do livro, o Chefe-Geral da Embrapa Agroenergia, Alexandre Alonso Alves, escreve que o intuito do livro é “promover ciência de ponta e desenvolver produtos e processos inovadores [e também] atuar numa estratégia de disseminação do conhecimento científico.”

Existem enormes desafios na agricultura atual, incluindo o abastecimento de alimentos para a população, a obtenção de bioenergia e a sustentabilidade da produção. Cientistas contribuem para isso com o desenvolvimento de variedades vegetais com maior teor e qualidade nutricional, assim como com maior resistência a pragas e a estresses ambientais como seca e salinidade. 

Como exemplos de melhorias, o livro menciona pesquisas com o arroz. Esse grão, tão importante na nossa alimentação diária, é composto pelo carboidrato amido, o qual é formado por dois polissacarídeos, amilose e amilopectina. A proporção deles  é refletida nas propriedades do arroz. Variedades com alto teor de amilose produzem grãos firmes que se separam melhor após o cozimento (o nosso conhecido “arroz soltinho”). Um teor menor de amilose, por sua vez, produz grãos mais macios que se aglutinam mais. Dois grupos independentes de pesquisa conseguiram reduzir o teor de amido em três variedades diferentes de arroz de cerca de 17% para 2.5% usando a tecnologia CRISPR. O efeito inverso também foi obtido por outro grupo de pesquisa, que aumentou o teor de amilose, gerando um grão que ajuda a reduzir riscos de doenças crônicas. Todas essas pesquisas  foram feitas por meio de silenciamento de genes do arroz com a CRISPR.

Descrição das imagens: variedades de arroz: mais soltinho (à esquerda) e japonês, mais aglutinado (à direita). Créditos: Site Panelinha e Amapola in Amino.

A CRISPR também é utilizada para diminuir características indesejáveis em plantas de interesse comercial. A proteína do glúten, por exemplo, desencadeia a doença celíaca, que afeta entre 0.7%–2% da população mundial. Essas pessoas têm uma reação inflamatória grave a essa proteína, encontrada no trigo e produzida por 100 genes diferentes. Essa enorme quantidade de genes envolvidos é um grande problema para tecnologias convencionais de edição gênica, que não são capazes de gerar variedades de trigo com baixo nível de glúten ou baixa reação inflamatória. Usando apenas dois RNA-guias associados à CRISPR, um grupo de pesquisa já conseguiu produzir linhagens de trigo com baixo teor de glúten, e redução de 85% da inflamação.

Para ilustrar o quanto os processos mencionados são complexos, veja a figura abaixo, que resume as etapas de um tipo de edição gênica via CRISPR. Primeiro, os pesquisadores devem selecionar os genes ou vias metabólicas de interesse. Depois, eles devem desenhar o RNA-guia (um composto do sistema CRISPR) e validar o desenho no laboratório. Posteriormente, o sistema deve ser inserido na planta (passo número 5) por meio de um vetor molecular. Finalmente, deve-se avaliar as plantas editadas (passo número 6) para verificar os efeitos da edição.

Descrição da imagem. Etapas de edição gênica via CRISPR e recombinação homóloga de DNA. Créditos: Embrapa Agroenergia (livro técnico sobre a tecnologia CRISPR)

Os resultados apresentados nesse artigo são extremamente promissores. Entretanto, é importante lembrar que existem diversos outros passos requeridos até que essas plantas melhoradas possam chegar às prateleiras dos mercados. Esses passos envolvem pesquisa, validação, avaliação de riscos à saúde, regulamentação e legislação. O primeiro produto comercializado com genoma editado por CRISPR foi o óleo de soja com alto teor oleico. Isso ocorreu nos Estados Unidos em fevereiro de 2019. Tudo indica que no futuro existirão mais produtos melhorados disponíveis para a população. 

Referências

Molinari HBC, Vieira LR, Volpi e Silva N, Prado GS, Lopes Filho JH. “Tecnologia CRISPR na edição genômica de plantas”. Livro de publicação digital, Embrapa Agroenergia. 2020

CNA (Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil). “Panorama do Agro“. Artigo digital. 2020

Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). “Quem somos”. Portal digital. Acessado em 2020

Atualização (14/12/2020):

Na versão anterior desse artigo (do dia 10/12/2020), constava que os trabalhos feitos na Embrapa são majoritariamente confidenciais, o que é incorreto. A maioria das tecnologias produzidas na Embrapa é livre e pública. Isso foi corrigido na versão atual. Em adição, “tolerância a pragas” foi substituído por “resistência a pragas”, seguindo a terminologia correta de biologia vegetal.

 

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