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Como funciona o CRISPR, método de edição genética que venceu o Nobel de Química

O prêmio foi concedido hoje (07) a Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna pela descoberta de uma técnica que consegue cortar trechos específicos do DNA

Por Maria Clara Rossini - 7 out 2020, 16h37

Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna integram o primeiro grupo composto apenas por mulheres a receber o Nobel de Química. Antes delas, apenas cinco outras pesquisadoras haviam sido laureadas na categoria, sempre dividindo o prêmio com colegas do sexo masculino. O Nobel de Química de 2020 foi anunciado hoje (07) às pesquisadoras graças ao desenvolvimento da técnica de edição genética mais sofisticada que existe atualmente, chamada CRISPR. Abaixo, conheça a história de como ela foi descoberta e entenda como funciona.

A descoberta

Desde 2011, a ciência passa por uma revolução na maneira com que lida com o DNA. Naquele ano, a microbióloga Emmanuelle Charpentier descobriu a molécula tracrRNA enquanto estudava a bactéria Streptococcus pyogenes, causadora de doenças como faringite e escarlatina.  

A tal molécula fazia parte do sistema imune da bactéria. O micróbio possui um mecanismo de defesa inusitado: ele incorpora o material genético dos vírus que tentam infectá-lo ao seu próprio DNA. Isso cria uma espécie de “imunidade” da bactéria, que no futuro irá se lembrar daqueles vírus. 

Dessa forma, a bactéria possui um trecho de seu DNA (conhecido como CRISPR) cheio de pedaços de material genético de outros vírus. O DNA produz uma cópia de si mesmo (o RNA) e a molécula tracrRNA se liga a esses trechos para formar várias “tesouras personalizadas” junto com a enzima Cas9. O resultado são moléculas específicas que conseguem identificar e cortar o DNA de cada um daqueles vírus.

Aí o trabalho está feito. Se a bactéria entrar em contato com um desses vírus novamente, ela vai usar essa tesoura personalizada para picotar o DNA do agressor, impedindo que ele a ataque. Esse mecanismo também é encontrado em outras bactérias e arqueas.

No mesmo ano em que Charpentier descobriu a molécula chave do mecanismo de defesa do Streptococcus pyogenes, a pesquisadora entrou em contato com Jennifer Doudna, uma bioquímica especialista no pedaço CRISPR do DNA das bactérias.

Doudna já havia tentado usar as proteínas Cas9, orientadas pelo CRISPR, para cortar pedaços de DNA em laboratório, mas nada acontecia. O que estava faltando era a molécula tracrRNA descoberta por Charpentier, necessária para fazer a intermediação entre o CRISPR e a Cas9, como de fosse uma peça de quebra-cabeça para ligar os dois.

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A dupla conseguiu reproduzir a “tesoura” em laboratório, e percebeu que ela poderia ser útil não apenas para recortar o material genético de vírus, mas o DNA de qualquer espécie. E mais: os pesquisadores poderiam escolher exatamente qual trecho do DNA eles querem cortar.

Charpentier e Doudna receberam o Nobel de Química de 2020 pela criação da técnica batizada de CRISPR/Cas9, que está sendo utilizada desde 2012 para editar o material genético de animais, plantas e microorganismos. É a técnica mais precisa que a engenharia genética conhece hoje. Tudo por causa das tesouras que conseguem identificar e recortar apenas uma parte específica do DNA. 

Experimentos com a CRISPR/Cas9 já tornaram plantas resistentes a pragas e secas, e estudos clínicos tentam usá-la para criar novas terapias para o câncer. A expectativa é que, no futuro, a técnica possa ser utilizada para curar doenças hereditárias, o que vai desde miopia até condições mais graves, como a Doença de Huntington, que degenera as células do cérebro.

Atualmente, em testes feitos com animais, essas tesouras são incorporadas ao organismo por meio de um vetor viral. O vírus entra nas células desejadas e a tesoura corta fora um trecho de DNA, desativando a característica codificada ali – mas sem mexer no resto do material genético.

A possibilidade mais interessante, no entanto, é substituir esses trechos por outros, como se fosse um transplante de genes. A técnica abre margem para que seja possível remover partes do DNA relacionadas a doenças, trocando-as por pedaços “saudáveis”.

Na prática, nem sempre as coisas saem como planejado. Em 2018, o cientista chinês He Jiankui usou a técnica para editar um embrião de gêmeas humanas, supostamente tornando as bebês imunes ao vírus HIV. O pesquisador cortou o gene CCR5 delas e introduziu a variante Delta 32, que ocorre em pessoas naturalmente imunes ao HIV.

O feito foi alvo de debates éticos sobre a realização de experimentos como esse em humanos. No final de 2019, outra pesquisa mostrou que a edição genética pode ter causado efeitos colaterais indesejados no DNA das gêmeas, podendo, por exemplo, afetar o desenvolvimento cognitivo delas.

A técnica ainda precisa ser muito aperfeiçoada antes do uso em humanos, mas o fato é que ela já é amplamente utilizada em pesquisas de base e abre portas para tratamentos médicos no futuro. Um dos principais focos dos estudos é usar CRISPR/Cas9 para o tratamento do câncer, já que ele nasce a partir de mutações indesejadas nas células. A técnica poderia mirar nas células doentes e arrancar o mal pela raiz. 

O Nobel 2020 já anunciou os vencedores em Medicina e Física. Os prêmios de Literatura, Paz e Economia serão anunciados quinta (08), sexta (09) e segunda-feira (12).

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