A mais recente novidade no campo da manipulação genética está sendo considerada uma grande descoberta da biotecnologia.
Uma equipe de pesquisadores, liderada pelo bioquímico Feng Zhang bioquímico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em Cambridge, revelou uma descoberta que pode revolucionar a forma como entendemos e manipulamos o código da vida. A pesquisa divulgada em uma publicação na revista Science descreveu o que muitos estão chamando de um verdadeiro “tesouro” de novos sistemas CRISPR.
Para quem não está familiarizado, CRISPR-Cas9 é um nome que talvez soe estranho, mas ele representa uma das ferramentas mais poderosas e revolucionárias da biotecnologia moderna.
Comumente associado à edição genética em laboratórios, o CRISPR-Cas9 tem, na verdade, uma origem muito mais simples: ele é parte do sistema imunológico de microrganismos, como bactérias, que os utilizam para se defender de vírus. A habilidade de reconhecer e cortar DNA estranho é o que torna essa edição genética tão valiosa para a ciência.
Em resumo, o CRISPR-Cas9 é uma tecnologia revolucionária de edição genética que permite aos cientistas modificar o DNA de organismos de maneira precisa e eficiente. O termo “CRISPR” significa “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”, que se refere a sequências de DNA encontradas em bactérias e outros microorganismos, que são parte do sistema imunológico desses organismos, ajudando-os a se defender contra invasores como vírus.
O “Cas9” é uma enzima que age como uma “tesoura molecular” no sistema CRISPR, funcionando em conjunto com o RNA guia, que é programado para reconhecer uma sequência específica de DNA em um gene-alvo. Uma vez que o RNA guia e o Cas9 encontram essa sequência, o Cas9 corta o DNA naquele ponto específico, permitindo que os cientistas removam, alterem ou substituam segmentos de DNA, possibilitando a edição genética.
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A pesquisa liderada por Zhang e sua equipe representa um salto significativo nesse campo. Utilizando um algoritmo chamado FLSHclust, eles analisaram centenas de milhões de sequências genéticas disponíveis em bancos de dados público, contendo genomas de uma infinidade de bactérias e archaea (microrganismos unicelulares distintos das bactérias e eucariotos) além de bilhões de genes que codificam proteínas.
O que o algoritmo fez foi buscar nessa verdadeira mina de ouro de dados semelhanças entre essas sequências e agrupá-las, revelando cerca de 130.000 genes associados ao CRISPR, incluindo 188 que nunca haviam sido observados antes.
Entre essas novas descobertas para manipulação genética, destaca-se um sistema CRISPR completamente desconhecido que tem como alvo o RNA, batizado de tipo VII. Eugene Koonin, biólogo do National Center for Biotechnology Information em Bethesda, Maryland, e coautor do estudo, ressalta que encontrar novos sistemas CRISPR está se tornando cada vez mais difícil, dada a raridade deles na natureza. Isso aponta para o caráter monumental dos esforços envolvidos na pesquisa.
A importância de novas formas de manipulação genética
Mas por que esses novos sistemas de manipulação genética são tão importantes? Cada tipo de sistema CRISPR tem propriedades distintas, incluindo o tipo de enzima que utilizam e como reconhecem, se ligam e cortam RNA ou DNA.
O sistema CRISPR-Cas9, por exemplo, é classificado como tipo II. As características dos outros tipos, incluindo os recém-descobertos, podem torná-los úteis para uma variedade de aplicações que vão além da engenharia genética.
Os experimentos realizados pela equipe de Zhang revelaram várias estratégias que os sistemas CRISPR utilizam para atacar bacteriófagos, incluindo o desenrolamento da dupla hélice de DNA e cortes no DNA que permitem a inserção ou deleção de genes. Eles também identificaram fragmentos de DNA ‘anti-CRISPR’ que podem ajudar um vírus bacteriano a escapar das defesas bacterianas.
Christine Pourcel, microbiologista da Universidade Paris-Saclay, observa que, embora os dados genéticos utilizados no estudo incluam fragmentos de genomas que não estão ligados a organismos específicos, isso representa um desafio para estudar os papéis de alguns dos novos sistemas. No entanto, a descoberta desses sistemas abre um mundo de possibilidades para o entendimento e manipulação genética.
A importância dessa descoberta não se limita apenas ao que já foi revelado. O próprio algoritmo FLSHclust é uma grande inovação, pois permitirá aos pesquisadores procurar outros tipos de proteínas em diferentes espécies. Chris Brown, bioquímico da Universidade de Otago, na Nova Zelândia, ressalta o impacto dessa ferramenta, considerando-a um avanço significativo para a pesquisa científica.
Agora, o desafio que se apresenta é entender os mecanismos pelos quais esses novos sistemas funcionam e como podem ser adaptados para engenharia biológica. Enquanto algumas proteínas CRISPR cortam o DNA de maneira aleatória e são inúteis para a engenharia, elas são extremamente precisas na detecção de sequências de DNA ou RNA, o que as torna ferramentas potenciais para diagnóstico ou pesquisa.
Ainda é cedo para dizer se os sistemas de manipulação genética CRISPR do tipo VII ou qualquer um dos outros genes identificados pelo FLSHclust serão úteis para a engenharia genética, mas é fato que eles possuem propriedades que podem ser extremamente valiosas.
Por exemplo, o sistema do tipo VII envolve apenas alguns genes, que poderiam ser facilmente inseridos em um vetor viral e entregues às células. Em contraste, alguns dos outros sistemas descobertos contêm RNAs guias muito longos, o que potencialmente permite que eles alvejem sequências genéticas com precisão sem precedentes.
As possibilidades são vastas e o potencial para avanços significativos é enorme. À medida a manipulação genética e esses novos sistemas CRISPR evoluem, estamos abrindo as portas para um futuro onde a edição do genoma pode se tornar mais sofisticada, precisa e, acima de tudo, benéfica para a humanidade.
Fonte: Nature
