CRISPR-CAS9

Por Marcelo Lessa Jr. Aluno do curso de graduação em Ciências Biológicas Microbiologia e imunologia, 1o período. Matéria escrita na disciplina de extensão de integração acadêmica do Curso de Bacharelado em Ciências Biológicas: Divulgação Científica: para entender melhor o mundo. Creditação da extensão no Instituto de Microbiologia.

Já ouviu falar da CRISPR-Cas9? Independentemente da sua resposta, que tal falar um pouco dessa técnica tão impressionante quanto instigante?

Dentro de nossas células temos nosso material genético, nele estão contidas informações que têm grande peso em fazer com que você seja você. Esses dados ficam armazenados ou “escritos” na forma de DNA. E há diversos motivos para se querer alterar essas estruturas em animais, plantas ou até em humanos, como inativar um gene que cause uma doença. Agora vamos falar um pouco da CRISPR, ok? Seu nome vem da frase “clusteredregularlyinterspaced short palindromicrepeats”, ou em português, repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas. O lócus CRISPR é uma área do material genético de bactérias e arqueas onde se encontram essas repetições, que são “intercaladas” com pequenos pedaços de DNA de vírus que infectaram esses organismos no passado, ou seus antepassados, já que essa galeria de DNA viral é herdadapelos descendentes. Esse processo é parte de um mecanismo de defesa das bactérias e arqueas contra esses invasores. Quando um vírus, com uma sequência de DNA que já está contida nesse “histórico de ameaça” da bactéria ou arquea invade essa célula, ela envia uma enzima capaz de cortar a fita dupla do DNA viral na região em que há essa compatibilidade, uma dessas proteínas é a Cas9.Para essa enzima conseguir identificar essa parte do material genético do vírus que já é reconhecida como perigosa, a célula produz um complexo guia, contendo um RNA feito a partir da sequência de DNA viral que ela guarda. Desse jeito, os nucleotídeos que compõem esse RNA são complementares a área alvo do vírus.

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Figura 1:
A) Representação do lócus CRISPR.
B) “Coleta” de novo DNA viral e processo de quebra de DNA invasor.
Hum Mol Genet, Volume 23, Issue R1, 15 September 2014, Pages R40–R46, https://doi.org/10.1093/hmg/ddu125

Todo esse sistema de defesa pôde ser modificado para se tornar uma ferramenta de edição do genoma, totalidade dos genes. Em vez de cortar o DNA viral invasor, a Cas9 é “carregada” com um RNA guia que irá indicar que parte do DNA de um ser vivo deve ser cortada. Depois que ocorre esse dano na fita dupla de DNA, a célula começa um processo de reparo, que geralmente leva a retirada ou adição de nucleotídeos, descaracterizando a informação contida na antiga sequência, inutilizando o gene. Esse primeiro processo pode ser visado para “destruir” genes causadores de doenças, como a hemofilia, que é hereditária. Ou pode ajudar a identificar a função de determinado gene, analisando a diferença entre organismos com o gene ativo, e outros com o gene silenciado pelo processo. Em um segundo tipo de restauração, um novo pedaço de DNA, que traz novas informações, pode ser incorporado para ligar as duas pontas que foram desconectadas. Possibilitando inserir características de interesse nos organismos, como tornar espécies agrícolas mais resistentes a condições climáticas ou mais produtivas. E esses são só alguns exemplos de todo o potencial que essa nova tecnologia apresenta.

Vale mencionar que junto com todo esse potencial, vem uma extensa discussão de como e para que essa tecnologia deva ser utilizada. Justificada por fatores como o corte de áreas não intencionais do DNA pela Cas9, ou o uso dessa tecnologia para procedimentos sem o objetivo de tratar uma doença ou desordem, não terapêuticos, como usos estéticos, ou para a mudança da cor dos olhos, por exemplo. Ou até mesmo para a criação de “humanos melhorados” com genes que lhes atribuam benefícios, como resistência a doenças.