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CRISPR: O “Mundo Mágico” da Edição de Genes!

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Que “bicho” é esse? É um avião? É um foguete? Não meus amigos! O “palavrão” CRISPR significa “Clustered regularly interspaced short palindromic repeats” [1] é uma técnica revolucionária para a Edição de Genes (ou Reparo do DNA - (engraçado né, como se fosse um reparo de um carro “abalroado”) que será muito importante para a saúde humana nos próximos anos.  

Ela é uma técnica que permite a Edição de Genes de forma muito PRECISA no “corte” do DNA para substituir a mutação “cortada” por uma outra externa ao DNA original. Do que estamos falando? De alteração ou reparo de mutações no DNA. Conheça mais dela aqui [2].

A precisão do “corte” da técnica é tão grande que ela é conhecida como uma “tesoura afiada” do DNA.

O nome completo da técnica completa é CRISPR-Cas9 onde CAS9 é a enzima do “corte”.

A técnica CRISPR é conhecida como “tesoura genética” ou “tesoura mágica” e permite “cortar” qualquer DNA de forma SIMPLES e BARATA! Ela vai ser muito utilizada - pelo menos na percepção dos pesquisadores até agora - na saúde (p. ex., tratar doenças genéticas sem cura) e na agricultura (p. ex., modificar uma semente para aguentar as condições do famoso “climate change”).

O primeiro estudo sobre a técnica CRISPR-Cas9 saiu em 2013 mas foi em 2015 que tivemos uma profusão de estudos científicos sobre ela como destaca este magnífico vídeo explicativo do programa Fantástico em 03.jan.2016 [3].

Em fevereiro de 2016, nós publicamos nossa 1ª matéria (em português) sobre a técnica em [3.1].

O CRISPR faz parte de uma ciência moderna de biotecnologia chamada Biologia Sintética (ou Synbio). Conheça mais sobre Synbio aqui: Synthetic Biology [4-5].

A Synbio é transformadora e pode ser usada na área de petróleo, alimentos, eletrônica, agricultura e saúde pelo menos [6].

Adicionalmente, gostaríamos de destacar que a tecnologia de IA vai transformar a biologia nos próximos anos [6.1].

A técnica do CRISPR foi inventada por 2 mulheres cientistas, a saber: Jennifer A. Doudna (Berkeley, USA) e Emmanuelle Charpentier (Max Planck, Alemanha). Em outubro de 2020 elas receberam o Prêmio Nobel de Química [7-9].

A universidade de Berkeley (Califórnia) é um “celeiro” da técnica do CRISPR. No vídeo [3] o geneticista Fyodor Urnov de Berkeley afirma: (a) “Pela 1ª vez na história o próprio DNA vira um alvo para a medicina e torna-se um alvo para a terapia” e (2) Com o CRISPR qualquer aluno de 1º ano de Biologia já consegue trabalhar com a edição de genes”. A técnica de edição de genes é barata e fácil de ser utilizada além de ser muito precisa!

Por que citamos o Dr. Fyodr? Por que nos próximos 10 anos muita coisa vai ocorrer com o CRISPR e um médico ou biólogo recém-formado pode ganhar muito dinheiro com essa técnica!

Na área de alimentos o CRISPR já está mobilizando os grandes players de agricultura tais como: Bayer, Basf, Syngenta e Corteva (leia-se DowDuPont). Esses “mamutes” da agricultura sentiram o “cheiro de dinheiro” no CRISPR … leia-se muito dinheiro!

Para citar apenas um exemplo do CRISPR na agricultura ele, permite alterar o DNA de uma semente (por exemplo, soja) para que a planta aguente condições climáticas desfavoráveis à natureza dela.

Uma área que o CRISPR será muito usada é na área de “comida baseada em plantas” (ou “plant based food”) como os hamburgers artificiais da Impossible Foods [10].

Os alimentos “plant-based food” serão muito importante no futuro para enfrentar as demandas de reduções de gases de efeito estufa da pecuária (maior ofensor de gases na agricultura) em função da pressão da mudança climática (“climate change”). Vamos viver uma nova era nos próximos 10 anos na área de alimentação com os produtos “plant-based food” [10.1] e a técnica de CRISPR vai estimular muito isso!

Para maiores detalhes do uso do CRISPR na agricultura ver esta matéria [11].

Na área da saúde, o CRISPR é uma grande esperança para o tratamento de doenças genéticas (pelo menos).

A aparecimento da técnica deu um grande alento para o tratamento de doenças genéticas complexas no segmento de saúde. Estima-se que existem 6.000 doenças genéticas são causadas por mutações defeituosas, e apenas 5% delas pode ser tratada atualmente (sic!) … aqui é que se insere na maior esperança do CRISPR na saúde.

O CRISPR é uma técnica sobre a qual ainda teremos muitas pesquisas nos próximos 10 anos e, consequentemente, teremos MUITAS novidades na medicina por causa dessa técnica no futuro.

Adicionalmente, o CRISPR também já começou também a fazer progressos na área de testes. Imagine você o que o CRISPR já poderia fazer nesse segmento pela pandemia do Covid-19 que estamos vivendo? [12]

Na área de saúde, o CRISPR já está motivando o interesse de novas startups como a Intellia Therapeutics (da Jennifer Doudna) e a CRISPR Therapeutics (da Emmanuelle Charpentier). Algumas grandes “pharmas” mundiais – que nunca foram bobas nem nada – também embarcaram na nova técnica revolucionária entre elas destacamos: Novartis, Juno Therapeutics (subsidiária da Bristol-Myers Squibb Company) e Bayer HealthCare, pelo menos. No futuro teremos bem mais delas nessa seara. Para conhecer mais sobres estes movimentos ver aqui [13].

O CRISPR é excelente para o futuro da humanidade mas temos vários problemas éticos associados com essa técnica e vai exigir uma atuação ponderada dos governos e dos profissionais de saúde. Isso vai acontecer, com certeza!

Quais problemas éticos poderemos ter com o CRISPR? Um deles MUITO SÉRIO é a capacidade de se alterar o DNA de um embrião humano e colocar nele as características que queremos … simples assim! Para citar apenas 2 exemplos temos: (a) o DNA do embrião pode ser alterado para o bebê nascer com os “olhos azuis”; e (b) o DNA pode ser alterado para o bebê nascer com as características de um grande velocista como o Usain Bolt (sic)!

Entenderam? … não precisamos falar mais nada sobre isso!

Para maiores informações sobre o tema do uso do CRISPR em humanos e animais, o Reino Unido aprovou um teste controlado e limitado no tempo com embriões em 2016 [14] e a China testou o CRISPR na reprodução de ovelhas [15] também em 2016.

Este mês, uma equipe da University of California, San Francisco (UCSF) reinventou o CRISPR para agir diretamente sobre os genes - irrevogavelmente eliminando ou trocando letras genéticas - a nova variante do CRISPR tem como alvo a “maquinaria biológica” que liga ou desliga naturalmente os genes.

Tradução? O CRISPR agora pode “acionar um interruptor de luz” para controlar genes - sem nunca tocá-los diretamente. Fica ainda melhor. A nova ferramenta, CRISPRoff, pode fazer com que um gene fique em silêncio por centenas de gerações, mesmo quando suas células hospedeiras se transformam de células-tronco em células mais maduras, como os neurônios. Quando os genes da “bela adormecida” estão prontos para despertar, uma ferramenta complementar, CRISPRon, “liga a luz novamente” ... Bingo! Ver mais aqui sobre a pesquisa do pessoal da UCSF [16].

Nos próximos anos a técnica do CRISPR vai transformar as nossas vidas em diversos segmentos e trazer muitas coisas boas para as pessoas. Ver mais aqui sobre os avanços da técnica no futuro aqui [17].

Sobre o autor

Eduardo Prado é Engenheiro Eletrônico Sênior (UFRJ) e Mestrado em Automação (COPPE/UFRJ). Atualmente Consultor de IA nos segmentos de Saúde, Agricultura e Indústria.

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Referências:

[1] CRISPR, Wikipedia

[2] Gene Editing, Wikipedia

[3] Vídeo: Técnica que modifica DNA pode ser chave da cura de muitas doenças, Fantástico, 03.jan.2016 [sob registro grátis]

[3.1] CRISPR: o impacto da edição do DNA na medicina,  Saúde Business,  11.fev.2016

[4] Synthetic Biology, Wikipedia

[5] Synthetic Biology (several references)

[6] Realizing the potential of synthetic biology to help people and the planet, World Economic Forum, 06.apr.2021

[6.1] A IA vai revolucionar a Biologia e Pavimentar a Medicina do Futuro,  Saúde Business, 12.mai.2021

[7] Vídeo: Mulheres ganham juntas o Nobel de Química pela primeira vez, Bom Dia Brasil, Rede Globo, 07.out.2020 [sob registro grátis]

[8] Nobel de Química 2020 vai para Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna pelo desenvolvimento do Crispr, método de edição do genoma,  Portal  G1, 07.out.2020

[9] Press release: The Nobel Prize in Chemistry 2020

[10] Impossible Foods

[10.1] Would you eat lab-grown meat?, Natural History Museum, 29.apr.2021

[11] Edição de genes: como o ‘reparo’ do DNA pelo CRISPR impulsionará a Agricultura, Convergência Digital, 08.jan.2021

[12] CRISPR Could Be the Future of Disease Diagnosis, One Zero, 25.jul.2019

[13] Quem é quem no mundo da edição de genes!, Startup Saúde, 22.jun.2020

[14] CRISPR Editing of Human Embryos Approved in the U.K., Genengnews, 01.feb.2016

[15] China’s latest genetic engineering experiment is a flock of sheep no one wants, Quartz, 19.jul.2016

[16] A NEW CRISPR TOOL FLIPS GENES ON AND OFF LIKE A LIGHT SWITCH, InovaLab, 06.may.2021

[17] Referências do Google sobre “The next advances with CRISPR”

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