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CRISPR: o impacto da edição do DNA na medicina

Créditos: shutterstock
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Easy DNA Editing Will Remake the World. Buckle Up, Wired, July 2015

Cada vez mais o genoma humano [1] está sendo utilizado para auxiliar a medicina na cura de doenças como Câncer e Alzheimer (e outras complexas). Cada vez mais a medicina vai evoluir na linha da Medicina Personalizada onde o tratamento do paciente será baseado na sua “personalização” através do seu genoma. O genoma humano será um grande alicerce na evolução da saúde nos próximos anos. Recentemente, nós abordamos em detalhes a Medicina Personalizada voltada para o tratamento do câncer [2] e [3]. Conheça mais sobre Medicina Personalizada aqui [4] e [5].

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Coluna Saúde 3.0

No início do ano ficamos surpresos com uma matéria no programa Fantástico – pasmem vocês – de 03.jan.2016 da Rede Globo [6] que tratou a técnica CRISPR [7] de edição de genoma [8] como o maior avanço da ciência no ano de 2015 pois ela poderá “Curar uma doença genética fatal, Preparar o corpo para combater o câncer e Acabar de vez com a AIDS”. A técnica também é conhecida como “Edição de Gene” [8] ou “Reparo de DNA” [9]. A nova tecnologia CRISPR – além de muito badalada no mercado mundial – foi laureada com o Prêmio Nobel de Química em 2015 quando para três pesquisadores (1 americano + 1 sueco + 1 turco) receberam a comenda sueca [10]. A sigla CRISPR significa “Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeat” e pronuncia-se “crisper”. Ver aqui matérias especiais sobre CRISPR [10.a] e [10.b]. Uma pergunta que não quer calar: em quanto tempo mais você vai poder levar seu “corpo na oficina e dizer: eu trouxe ele para fazer um reparo no DNA”!

A nova técnica promete tornar possível editar a informação genética do DNA de forma rápida e … barata! Isso poderia corrigir terríveis defeitos genéticos, que “maculam” as nossas vidas. Um ponto polêmico, é que ela também prenuncia a perspectiva (não sabemos quão distante ainda) dos pais “construírem” os seus filhos de acordo com seus desejos (ou moldes) … o tal do “bebê projetado” (sic!) [10.c].

A tecnologia é conhecida pelo nome completo de CRISPR-Cas9, ou apenas CRISPR. Trata-se de um pedaço de RNA [11], um mensageiro químico, concebido para orientar uma parte do DNA; e uma enzima Cas9 [12], chamada de “nuclease”, que pode cortar os “genes indesejados” e colar novos outros (fazendo então “reparos” no DNA original). Existem outras formas de editar um DNA, mas o CRISPR mantém a promessa de fazê-lo com uma simplicidade sem precedentes, velocidade e precisão … é uma completa revolução da ciência!

Uma gama estonteante de aplicações tem motivado os pesquisadores na direção do CRISPR com o objetivo de desenvolver terapias para “tudo”, desde a doença de Alzheimer ao câncer e, ao HIV [13]. Ao permitir que os médicos coloquem os genes corretos “para caçar o câncer” no sistema imunológico do paciente, a tecnologia poderia levar a novas abordagens para a oncologia. A técnica também pode acelerar o progresso da terapia de genes, onde os médicos colocam genes normais para as células de pessoas que sofrem de doenças genéticas tais como Tay-Sachs [13.a] ou fibrose cística [13.b].

Um fato revolucionário da técnica CRISPR/Cas9: ela permite que os cientistas alterem o DNA das células vivas e, é esperado, que um objetivo de longa data da ciência seja alcançado que é o de tratar uma doença a nível genético. O que isso significa? Estima-se que 6.000 doenças são causadas por mutações genéticas, e apenas 5% delas pode ser tratada. Tome anemia falciforme, como exemplo. Muitas vezes ela é mortal, e é causada por uma única mutação em um dos três bilhões de base de pares do DNA do organismo humano. É um pequeno erro, bem entendido no código genético, mas até agora temos sido incapazes de repará-lo [13.c].

O fundo Google Ventures [14] (“Dele Sempre Ele Google)”, Bill Gates e outros 12 investidores estão “cacifando” a nova tecnologia CRISPR que vai habilitar aos cientistas “consertarem” o DNA (tipo “cut-and-paste”) [15]. A tecnologia CRISPR pode ser utilizada para extrair células imunes do corpo humano, editar o DNA e depois reinseri-las. O foco inicial do Google é utilizar essa tecnologia para a cura do câncer no sangue, mas depois poderia evoluir para doenças auto-imunes [16].

A técnica CRISPR permite a “edição” do genoma humano com extrema precisão e foi usada pela primeira vez para “cortar e colar” os genes de uma célula chave imune envolvida na proteção do corpo contra uma ampla gama de doenças, desde diabetes até HIV e, câncer.

Os cientistas acreditam que o desenvolvimento poderia, eventualmente, resultar em uma nova abordagem para combater as infecções virais e tumores cancerígenos, através da “edição de genes” das T-células (ou T-cells [17] e [17.a) do sistema imunológico em um laboratório antes de colocá-los de volta no corpo do paciente para protegê-lo contra problemas de saúde.

Os pesquisadores médicos têm tentado durante vários anos realizar a terapia nos genes nas T-células que circulam na corrente sanguínea e, que são responsáveis pela proteção contra as patogenias invasivas e o câncer, bem como os desequilíbrios de auto-imunidades, tais como, diabetes tipo 1, em que o sistema imunológico ataca os tecidos do próprio corpo. No entanto, antes da técnica CRISPR, eles não tinham conseguido – até agora – “cortar” as mutações e de forma precisa substituí-las com “partes saudáveis” de DNA … muito interessante!

Existe um interesse crescente na manipulação do genoma das T-células, ou porque elas corrigem as mutações, ou porque elas alteram o genoma para aumentar as chances das células serem capazes de combater o câncer ou as infecções.

Os pesquisadores queriam não apenas para cortar o genoma, mas também colar sequências de DNA no genoma das T-células. Agora eles são capazes de cortar tão bem, quanto de juntar os pedaços do genoma nas T-células humanas – pela primeira vez na história.

A técnica CRISPR tem se revelado um método “altamente preciso” para identificar posições precisas na molécula de DNA e, com a ajuda de uma enzima chamada Cas9 é possível cortar as fitas de “duplas hélices” do DNA e substituir as secções exatas com sequências sintéticas e saudáveis de DNA.

As experiências em animais mostraram que a técnica CRISPR/Cas9 funciona melhor do que qualquer outra técnica anterior de edição de genes e oferece uma alternativa realista para terapia genética em células humanas que não envolvam vírus ou de outros métodos morosos de edição de genes e, também, permite inserir as sequências de DNA corrigidas.

Um fator-chave para o avanço do processo foi a utilização de uma técnica chamada de “electroporation”, onde um campo eléctrico é aplicado através das T-células, afim de abrir os poros microscópicos na célula que permitem que a molécula CRISPR/Cas9 entre.

Os pesquisadores dizem que embora algumas das T-células humanas não sobrevivam à exposição do campo elétrico em testes, muitas delas se recuperaram completamente e cerca de uma em cada cinco tenha tinha tido sucesso na edição do gene de edição – uma taxa de eficiência de 20% é um índice bom o suficiente para o uso clínico.

Segundo os pesquisadores isso poderia ser um trampolim para a engenharia das T-células que são imunes ao HIV e, em seguida, colocá-las de volta no corpo humano. Potencialmente, temos o poder de manipular proteínas que são alvo de uma infecção pelo HIV.

Os pesquisadores também fizeram uma outra experiência interessante: utilizaram a técnica CRISPR/Cas9 para remodelar uma proteína da T-célula chamada PD-1 [18], envolvida no controle do sistema imunológico ao ataque de células cancerosas invasivas. A ideia é gerar T-células a partir de um paciente com câncer que possam ser utilizadas para manter a doença sob controle, ou mesmo para erradicar tumores completamente. Na verdade, já existe um caminho bem trilhado colocando as T-células modificadas nos pacientes.

Existe uma cientista cujo nome dela surge constantemente em conexão com tecnologia CRISPR/Cas9 de edição de genes. Chama-se Jennifer Doudna [19]. Jennifer atualmente é pesquisadora de genética, da Universidade da Califórnia, Berkeley. Ela esteve não somente envolvida com o mais recente estudo sobre a técnica CRISPR, mas também demonstrou como a técnica pode ser usada para “cortar e colar” o DNA das T-células humanas, e também, fazia parte do projeto que primeiro casou a “guia da molécula” CRISPR com a enzima bacteriana Cas-9, criando uma poderosa ferramenta de edição de genes.

Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier publicaram em 2013 o primeiro artigo detalhando de como usar a enzima Cas-9 para cortar o DNA [20]. Eles entraram com um pedido de patente para usar a técnica para editar o DNA de células com núcleos – como os de plantas, animais e pessoas – também. Mas Feng Zhang [21], do Broad Institute registrou uma patente separada em usá-la em células com núcleos, e teve a garantia da patente pela assegurada primeira vez [21.a] e [21.b].

Doudna, que originalmente foi uma fundadora da famosa “startup” Editas [22] e [22.a], licenciou sua patente para outra empresa com sede em Cambridge, Massachusetts, chamado Intellia. Charpentier licenciou sua patente para CRISPR Therapeutics, com sede na Basiléia. A patente de Zhang foi licenciada para a Editas.

Além da polêmica da propriedade intelectual da patente associada à técnica CRISPR/Cas-9 tem ainda uma GRANDE polêmica gigante associada a essa técnica que é a manipulação do DNA de embriões humanos o que permitiria definir “padrões” pré-definidos em bebês que vão nascer. A mesma técnica que vai ajudar na cura de várias morbidades dolorosas que afligem a humanidade atualmente (como o Alzheimer, Câncer e HIV) vai poder ser utilizada na definição de características genéticas de embriões humanos. Ver aqui várias referências interessantes sobre o tema da ética e da edição de genes [23]. Tem gente que acredita – como o famoso investidor em genética Craig Venter [24] – que nós ainda não estamos preparados para manipular os embriões humanos com a técnica CRISPR [25].

Mas uma coisa é certa sem nenhuma chance de dúvida: mais dia, menos vai ter “gente” manipulando a genética humana com essa técnica … anote no seu caderninho!. De uma maneira controlada (e de forma “light”) esse movimento já começou: pesquisadores britânicos receberam autorização das autoridades de saúde para manipular geneticamente embriões humanos como o objetivo de pesquisas científicas [26] e [27] inicialmente com várias restrições. E depois como será? Quando as restrições atuais vão cair?

Essa nova descoberta da Edição de Genes (ou Reparo de DNA) vai alterar de forma preponderante o “conceito da vida humana”, seja para curar doenças complexas, ou para outros fins.

“Easy DNA Editing Will Remake the World. Buckle Up” (= “A facilidade de edição do DNA vai refazer o mundo. Prepare-se” … entendeu agora o porquê? … Quem viver verá!

Referências:

[1] Human Genome, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Human_genome

[2] Big Data no combate ao Câncer: medicina personalizada do futuro [Parte 01], Saude Business, 08.out.2015
http://saudebusiness.com/big-data-no-combate-ao-cancer-medicina-personalizada-do-futuro-parte-01/

[3] Medicina personalizada: Big Data no combate ao Câncer [Parte 02], Saude Business, 15.out.2015
http://saudebusiness.com/medicina-personalizada-big-data-no-combate-ao-cancer-parte-02/

[4] Video: The Problem and Promise of Precision Medicine, 09.abr.2016

[5] Video: What Is Precision Medicine, By Dr. Harold Varmus, Nobel Laureate and Director of the National Cancer Institute, 21.mar.2015

[6] Vídeo: Técnica que modifica DNA pode ser chave da cura de muitas doenças, Programa Fantástico, Rede Globo, 03.jan.2016
http://g1.globo.com/fantastico/videos/t/edicoes/v/fantastico-apresenta-o-maior-avanco-cientifico-de-2015/4714001/

[7] CRISPR, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR

[8] Genome Editing, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Genome_editing

[9] DNA Repair, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair

[10] Nobel Prize in chemistry shared by American, Swedish and Turkish scientists for DNA repair, The Washington Post, 07.oct.2015
https://www.washingtonpost.com/news/speaking-of-science/wp/2015/10/07/the-nobel-prize-in-chemistry-shared-by-american-swedish-scientists-for-dna-repair/

[10.a] Special CRISPR: THE GOOD, THE BAD AND THE UNKNOWN, Nature
http://www.nature.com/news/crispr-1.17547

[10.b] White Paper: The Heroes of CRISPR, Cell, 14.jan.2016
http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(15)01705-5

[10.c] Editing humanity: A new technique for manipulating genes holds great promise—but rules are needed to govern its use, The Economist, 10.aug.2015
http://www.economist.com/news/leaders/21661651-new-technique-manipulating-genes-holds-great-promisebut-rules-are-needed-govern-its

[11] RNA, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/RNA

[12] Cas9 (CRISPR associated protein 9), Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Cas9

[13] The age of the red pen: It is now easy to edit the genomes of plants, animals and humans, The Economist, 22.aug.2016
http://www.economist.com/news/briefing/21661799-it-now-easy-edit-genomes-plants-animals-and-humans-age-red-pen

[13.a] Tay-Sachs Disease, Wikipedia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Tay%E2%80%93Sachs_disease

[13.b] Cystic Fibrosis, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Cystic_fibrosis

[13.c] CRISPR/Cas9 Genome Editing Is a Huge Deal, But It’s Just the Tip of the Iceberg, Singularity HUB, 21.jan.2016
http://singularityhub.com/2016/01/21/crisprcas9-genome-editing-is-a-huge-deal-but-its-just-the-tip-of-the-iceberg/?utm_content=buffer36a2a&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

[14] Google Ventures, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Ventures

[15] Bill Gates And 13 Other Investors Pour $120 Million Into Revolutionary Gene-Editing Startup, Forbes, 10.aug.2015
http://www.forbes.com/sites/matthewherper/2015/08/10/bill-gates-and-13-other-investors-pour-120-million-into-revolutionary-gene-editing-startup/

[16] Referências do Google sobre “Auto-immune Diseases”
https://www.google.com.br/search?q=auto-immune+diseases&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=QlE_VrOSL8KZwgS0zZ-ICg#

[17] T-Cells, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/T_cell

[17.a] Referência do Google sobre “why t-cells are importante”
https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=why+t+cells+are+important

[18] PD-1 = Programmed Cell Death (= Proteína de Morte Celular Programada), Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Programmed_cell_death_1

[19] Jennifer Doudna, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Jennifer_Doudna

[20] This Protein Could Change Biotech Forever, Forbes Magazine, 19.mar.2013
http://www.forbes.com/sites/matthewherper/2013/03/19/the-protein-that-could-change-biotech-forever/#683d8c87473b

[21] Feng Zhang, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Feng_Zhang

[21.a] CRISPR Patent War: Billions at Stake for UC Berkeley, KQED Science, 15.jan.2016
http://ww2.kqed.org/futureofyou/2016/01/15/crispr-patent-war-billions-at-stake-for-uc-berkeley/?utm_content=bufferb06a9&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

[21.b] Researchers from UC Berkeley Announce Major CRISPR/Cas9 Improvements, Futurism, 28.jan.2016
http://futurism.com/researchers-uc-berkeley-announce-major-crisprcas9-improvements/

[22] Editas
http://www.editasmedicine.com/index.php

[22.a] CRISPR Hits Wall Street as Editas Bags $94M in IPO, Xconomy, 02.feb.2016
http://www.xconomy.com/boston/2016/02/02/crispr-hits-wall-street-as-editas-bags-94m-in-ipo/

[23] Referências do Google sobre “Ethics + Gene Edit + CRISPR + Genetic Manipulation + Human Being”
https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&rlz=1C1QJDA_enBR621BR649&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=ETHICS+GENE+EDIT+CRISPR+GENETIC+MANIPULATION+HUMAN+BEING

[24] Craig Venter, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Craig_Venter

[25] Craig Venter: We Are Not Ready to Edit Human Embryos Yet, Time, 02.feb.2016
http://time.com/4204210/craig-venter-gene-editing/?xid=fbshare&utm_content=buffer4ec2a&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

[26] Video JN: Cientistas britânicos poderão alterar geneticamente embriões humanos, Jornal Nacional da Globo, 01.fev.2016
http://globoplay.globo.com/v/4779973/

[27] Video: Reino Unido autoriza a un grupo de científicos la modificación genética de embriones humanos, RTVE, 01.feb.2016
http://www.rtve.es/alacarta/videos/telediario/reino-unido-autoriza-grupo-cientificos-modificacion-genetica-embriones-humanos/3466918/

Emitido por Eduardo Prado
Data: 05.fev.2016

Eduardo Prado é consultor de mercado em novos negócios, inovação e tendências em Mobilidade e “Big Data” em Saúde.
E-mail: eprado.sc@gmail.com
Twitter: https://twitter.com/eprado_melo

Outras matérias do mesmo autor:

1.
Convergência Digital
http://convergenciadigital.uol.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=37

2.
Blog Saúde 3.0
http://saudebusiness.com/blogs/saude-3-0/

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