Uma nova ferramenta para manipulação de genes
É uma técnica muito flexível que os pesquisadores podem usar para alterar facilmente a expressão de genes para melhor entender sua função.
O que exatamente é CRISPR?
CRISPR significa repetições palíndromes curtas agrupadas em intervalos regulares - um nome incrivelmente chato para uma tecnologia empolgante. Por que o nome tedioso? É porque, quando eles foram descobertos pela primeira vez no final dos anos 80 em bactérias, ninguém sabia o que os trechos curtos de DNA repetido separados por seqüências de DNA aleatórias eram para. Eles eram apenas uma característica estranha no DNA genômico de algumas bactérias.
Demorou quase 20 anos até que Jennifer Doudna, da Universidade da Califórnia, descobriu que essas seqüências combinavam partes de certos DNAs virais que infectavam as bactérias. Como se viu, as sequências de CRISPR eram uma espécie de sistema imunológico para as bactérias.
Como funciona?
Doudna e seu colaborador, Emmanuelle Charpentier, acabaram descobrindo que, quando infectados por um vírus, as bactérias que tinham esses pequenos fragmentos de DNA que correspondiam ao DNA viral os usavam para produzir RNA que se ligasse ao DNA do vírus invasor.
Então, um segundo pedaço de RNA feito do DNA aleatório que separava as repetições CRISPR interagia com uma proteína chamada Cas9. Esta proteína clivaria o DNA do vírus e inativaria o vírus.
Pesquisadores rapidamente perceberam que poderiam explorar essa capacidade de CRISPR para separar seqüências de DNA específicas para eliminar genes.
Embora existam outras técnicas, como as nucleases de dedo de zinco e TALENS, que podem ser usadas para direcionar e cortar locais específicos no DNA genômico, essas abordagens dependem de proteínas volumosas para direcionar as alternâncias para regiões específicas no DNA. É difícil projetar e realizar modificações em grande escala com muitos genes usando essas abordagens anteriores.
O que o torna tão útil?
O sistema CRISPR depende apenas de dois pequenos pedaços de RNA: um que corresponde à região do DNA-alvo, e um segundo que se liga a uma proteína chamada Cas9. Na verdade, porém, verifica-se que ambas essas pequenas partes de RNA podem ser combinadas em uma molécula de RNA de dupla função de guia única que tem como alvo uma seqüência de DNA específica e recruta a proteína clivadora de Cas9. Isso significa que a proteína Cas9 e um pequeno pedaço de RNA com 85 bases de extensão é tudo o que é necessário para cortar um DNA em quase qualquer parte do genoma. É relativamente simples introduzir o DNA para produzir um RNA de guia único e a proteína Cas9 quase todas as células que tornam o CRISPR geralmente aplicável.
No entanto, a segmentação conveniente não é a única vantagem da tecnologia CRISPR sobre outros TALENS e dedos de zinco. O sistema CRISPR também é muito mais eficiente do que essas abordagens alternativas.
Por exemplo, um grupo de Harvard descobriu que CRISPR excluiu um gene alvo em 51% -79% dos casos, enquanto a eficiência de TALENS foi inferior a 34%. Devido a essa alta eficiência, outro grupo foi capaz de usar a tecnologia CRISPR para derrubar genes diretamente em camundongos embrionários para produzir camundongos transgênicos em uma única geração. A abordagem padrão requer algumas gerações de procriação para obter a mutação em ambas as cópias de um gene alvo.
O que mais pode fazer?
Além de deletar um gene, alguns grupos também perceberam que, com algumas alternações, o sistema pode ser usado para outros tipos de manipulação genética. Por exemplo, no início de 2013, um grupo do MIT mostrou que o CRISPR poderia ser usado para inserir novos genes no DNA genômico. Pouco depois, um grupo da UCSF usou uma versão modificada do sistema chamado CRISPRi para reprimir a expressão de genes alvo em bactérias.
Mais recentemente, um grupo da Duke University também criou uma variação do sistema para ativar conjuntos de genes. Vários grupos também estão trabalhando agora com variações dessas abordagens para rastrear um grande número de genes de uma vez para descobrir qual deles está envolvido em diferentes respostas biológicas.
O novo brinquedo brilhante da engenharia genética
Certamente, há uma tremenda empolgação com essa nova ferramenta para engenharia genética e a pressa de aplicá-la para uma variedade de aplicações. No entanto, ainda existem alguns desafios que precisam ser superados e, como acontece com a nova tecnologia, demora um pouco para descobrir onde estão as limitações. Pesquisadores de Harvard, por exemplo, descobriram que a segmentação CRISPR pode não ser tão precisa quanto se pensava inicialmente. Efeitos fora do alvo do complexo CRISPR podem levar a alterações não intencionais ao alterar o DNA.
Apesar dos desafios, CRISPR mostrou claramente um enorme potencial para facilitar a alteração do DNA genômico que ajudará os pesquisadores a entender mais rapidamente como funcionam as dezenas de milhares de genes no genoma humano. Isto por si só tem implicações importantes para melhorar o tratamento e diagnóstico da doença. Além disso, com desenvolvimento adicional, a tecnologia em si pode ser útil para um novo tipo de terapêutica. Pode fornecer uma nova abordagem para a terapia genética . No entanto, esses avanços são um caminho fora. Por enquanto, é emocionante ver o rápido desenvolvimento desta nova ferramenta de pesquisa e pensar sobre os tipos de experimentos que ela pode permitir.
(Publicado em: 30 de setembro de 2013)