CRISPR: o editor genético explicado para iniciantes

O acrônimo CRISPR é o nome de sequências repetitivas presentes no DNA das bactérias, que funcionam como auto vacinas. Contém o material genético dos vírus que atacaram as bactérias no passado, por isso permitem reconhecer se a infecção é repetida e se defende contra ela cortando o DNA dos invasores. Ver: CRISPR: a tecnologia que vai revolucionar a medicina e a agricultura.

Os cientistas aprenderam a usar a ferramenta CRISPR fora das bactérias para cortar e colar peças de material genético em qualquer célula. O poder dessas tesouras moleculares é imenso. Por essa razão, foi considerado o maior avanço científico do ano 2015. Precisamente por esse motivo, seus próprios criadores advertem que devemos controlar seu uso.

Como funciona?

Em resumo, o CRISPR utiliza umas guias e uma proteína (Cas9) para segmentar áreas selecionadas de DNA e cortar. A partir daí se pode colar as extremidades cortadas e inativar o gene, ou introduzir modelos de DNA, o que permite editar suas “letras” à vontade.

Esta infografia explica seu funcionamento com mais detalhes.

“CRISPR é uma das tecnologias mais robustas que nunca foi descrita em biologia”, diz Lluís Montoliu, pesquisador do Centro Nacional de Biotecnologia do CSIC e um dos líderes do CRISPR na Espanha. “Além disso, é simples e barato, e você não precisa de equipamentos especiais para aplicá-lo”. As técnicas anteriores de edição genética foram muito mais laboriosas, imprevisíveis e dispendiosas.

Quem inventou?

Sua função foi prevista pelo microbiologista Francis Mojica no ano de 2005. Nos anos seguintes, várias equipes de cientistas desvendaram seu mecanismo e, entre 2012 e 2013, as equipes de Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier e Feng Zhang, entre outras, aproveitaram para desenvolver uma ferramenta simples, versátil e muito poderosa para editar o DNA de qualquer tipo de célula.

Quais são suas aplicações?

Pode ser aplicado em quase qualquer situação em que se deseja modificar a sequência de DNA. Está sendo muito útil na pesquisa básica para gerar modelos de doenças que antes dificilmente poderiam ser estudadas, bem como para estudar novos alvos e drogas.

Também está permitindo produzir plantas transgênicas com maior segurança, o que leva a conflitos legais, uma vez que na realidade nenhum gene é introduzido, mas um existente é modificado. Nos EUA, onde eles não são submetidos a regulação especial, as culturas editadas já são vendidas, como os cogumelos que são conservados por mais tempo. A União Europeia não se pronunciou sobre isso. “Somente a Suécia determinou que os organismos editados através do CRISPR não são organismos geneticamente modificados”, observa Montoliu.

CRISPR também permite realizar projetos de impulso genético em que um gene modificado é herdado com uma probabilidade de quase 100%, o que modifica populações inteiras em poucas gerações. Há ideias de levá-los a alterar os mosquitos portadores de malária, seja os infertilizando ou fazendo-os agir contra o parasita. “Muito pouco se fala sobre essas experiências, mas eles me parecem muito poderosos e muito perigosos”, adverte Montoliu. Embora ainda não tenham iniciado, essas experiências supõem quebrar a seleção natural. Além dos riscos ecológicos, poderiam ser usados para fins de bioterrorismo ou terrorismo industrial.

Mas certamente, a aplicação mais esperada do CRISPR é no campo da medicina, já que é a grande esperança fazer realidade a desejada terapia genética.

Que doenças se intentam tratar com CRISPR?

Em princípio, as investigações são direcionadas ao tratamento de doenças causadas por alterações em um único gene, embora muitos outros possam se beneficiar. Mas ainda não há nenhuma terapia genética com CRISPR aprovada e é conveniente ter cautela com as expectativas geradas.

As doenças em que mais se trabalha se manifestam em locais acessíveis, como o olho, o sangue e os músculos. Alguns dos ensaios clínicos que se esperam serão dirigidos a doenças graves, tais como amaurose congênita de Leber (um tipo de cegueira), anemia de Fanconi ou distrofia muscular de Duchenne. No entanto, os únicos que estão em andamento estão ocorrendo na China e incluem pacientes com câncer sem opções de tratamento. Torna-se ex-vivo, retirando as células, modificando-as e devolvendo-as para a injetar.

Isso implica riscos para a saúde?

Sim. “O nível de incerteza ainda é muito alto”, adverte Montoliu. “Dado o nível de incerteza, devemos aplicar o que normalmente é dito nos comitês de ética: vá caso a caso e passo a passo”, acrescenta. Ou seja, avaliar individualmente o risco-benefício de uma técnica ainda muito incipiente.

“Há dois problemas. Um deles é o efeito fora do alvo, cortes que ocorrem em áreas de DNA não desejadas. Isso podemos controlar. Mas também há efeitos no alvo, alterações no mesmo lugar que queremos editar e que podem levar a mutações perigosas, ainda mais prejudiciais do que as que pretendemos eliminar. Ainda não sabemos como controlar os mecanismos de reparação da célula “.

Outro problema é obter os componentes da técnica para as células. Atualmente o mais utilizado são um tipo de vírus muito perigosos que transportam e introduzem sem inserir no DNA. Mas há inúmeras investigações para fazê-lo através da nanotecnologia, “o que poderia ser mais efetivo e específico”, diz Montoliu. No momento, a eficácia é limitada.

Poderia ser usado em embriões?

Da mesma forma que o CRISPR pode modificar células adultas, pode fazê-lo com gametas ou com células embrionárias. Desta forma, uma alteração genética e sua doença poderiam ser corrigidas em todas as futuras células do indivíduo e seus descendentes, embora seja mais difícil fazê-lo com outros distúrbios, como a síndrome de Down, que afeta um cromossomo inteiro. “Foi feito quatro vezes na China e uma nos EUA”, diz Montoliu. Mas, em algumas dessas experiências, surgiram alguns erros, e os resultados deste último estão sendo revisados.

Pode evitar doenças ou aumentar as capacidades?

Não é descartável. Existem variantes de um gene – o chamado apoE – que estão relacionados a diferentes probabilidades de desenvolver a doença de Alzheimer. Mas a variante mais protetora parece aumentar, ao contrário, o risco cardiovascular. Muito mais complicado e distante seria aumentar as capacidades, como a inteligência. Pouco se sabe sobre sua genética, além disso, depende de um conglomerado e interação de numerosos genes. Em qualquer caso, de acordo com Montoliu, “está longe de ser justificável em ambos os casos. Isso levaria a problemas de eugenia, problemas que você sabe como começar, mas não como eles terminam “.

Pensar nestes termos poderia arruinar os benefícios reais da técnica. “Hoje existem milhões de pessoas com doenças raras que estão excluídas dos sistemas de saúde. É eticamente irresponsável pensar em embriões, de pessoas que não existem, antes que nelas”, explica o pesquisador.

Quem serão os primeiros beneficiários?

Montoliu tem claro que as primeiras aplicações do CRISPR terão lugar em adultos e consideram “um erro na tentativa de modificar embriões, porque não há necessidade médica ou biológica de fazê-lo. Não se justifica de forma ética ou técnica “. A grande maioria dos erros que podem ser corrigidos são evitados selecionando embriões saudáveis por meio do diagnóstico pré-implantação.

A modificação genética dos embriões é legal?

Atualmente, nenhum país planeja permitir o nascimento de crianças geneticamente modificadas. No entanto, existem discrepâncias quanto ao seu uso na pesquisa. A Convenção de Oviedo, assinada em 1997, proibiu, mas “países como China, Japão, Reino Unido e Estados Unidos não assinaram”, diz Montoliu. Na Espanha, não é permitido. O pesquisador reconhece que é difícil colocar portas ao campo, mas avisa que “precisamos de regras que devemos entregar a todos”. Para isso, as reuniões de comitês internacionais de ética deveriam ser intensificadas onde “não existem apenas cientistas, mas também pessoas de muitas outras áreas da sociedade”.

Já se pode modificar RNA, em vez de DNA. Que significa?

O DNA contém a informação para produzir proteínas, mas primeiro deve ser transcrita sob a forma de RNA. A equipe de Feng Zhang – um dos incentivadores da técnica CRISPR – conseguiu modificar uma das letras do RNA de uma forma muito confiável sem a necessidade de produzir um corte. Isso abre novas portas, uma vez que as mudanças não seriam permanentes como no caso do DNA. “Isso reduziria os conflitos éticos, mas, acima de tudo, permitiria tratamentos temporários e reversíveis”, diz Montoliu. “Embora a confiabilidade exata ainda não tenha sido vista, pode ser uma revolução”.

Existe uma luta por patente entre as instituições onde a técnica foi desenvolvida. Esta disputa está impedindo as pesquisas?

“Sem dúvida”, diz Montoliu. “A incerteza jurídica está dificultando o clima necessário para que as empresas assumam e financiem o risco envolvido em uma investigação desse tipo”. Pelo menos, a pesquisa mais básica e acadêmica pode continuar sem problemas, uma vez que a patente só atua se for para fins comerciais.

As esperanças sobre CRISPR estão justificadas?

“Sim”, diz Montoliu. “Não vou dizer que pode ser usado em cinco anos, mas a pesquisa está se movendo muito rapidamente”. Mesmo assim, alerta dos riscos: “Ainda não temos o controle necessário sobre ela para usá-lo na clínica, precisamos que seja suficientemente eficaz e seguro. Se precipitarmos e surgirem problemas, pode aparecer uma rejeição na sociedade que nos impeça de desenvolvê-la “.

Referências:

http://www.agenciasinc.es/