Ferramenta promete mudanças decisivas na biotecnologia

Já imaginou um mundo em que o câncer, HIV e hepatite fossem facilmente curáveis? Onde as plantas fossem mais produtivas e resistentes, os animais tivessem mais músculos, e os insetos fossem modificados para não transmitir doenças? E se pudéssemos trazer à vida animais extintos? Ou ainda, proceder com um verdadeiro design de bebês, escolhendo seus aspectos físicos e editando o embrião humano para melhorar sua saúde?

Parece coisa de ficção científica, mas agora as chances de que essas ideias se tornem realidade é muito maior. Isso por causa de uma ferramenta de edição genética, desenvolvida há pouco tempo e que promete transformar o mundo que conhecemos: é o CRISPR!

O modo como essa tecnologia foi desenvolvida é um exemplo de como pesquisas básicas podem ter aplicações práticas inesperadas. Nos anos 80, pesquisadores da Universidade de Ozaka, no Japão, perceberam que a bactéria Escherichia coli, muito comum no intestino humano, tinha uma sequência de DNA que se repetia a intervalos regulares.

Na década seguinte, pesquisadores do mundo todo começaram a notar aquele tipo de sequência repetida em várias outras bactérias e em Archea, os parentes mais primitivos delas. Dois cientistas, os microbiologistas Francisco Mojica, espanhol, e Ruud Jansen, holandês, resolveram dar um nome para essa sequência: CRISPR, que é a sigla em inglês de “Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas”.

Ao longo dos anos 2000, a função dessas sequências foi decifrada: tratava-se de um mecanismo de defesa de certas bactérias contra vírus. Quando o vírus infecta a bactéria, inserindo nela seu material genético, a bactéria, caso sobreviva, consegue inserir o DNA do vírus em seu próprio DNA. A bactéria então produz um pedaço de RNA, uma cadeia simples de nucleotídeos muito semelhante ao DNA. Esse RNA tem o poder de reconhecer o DNA do vírus no caso de uma nova invasão. Se o RNA reconhecer esse DNA invasor, a nuclease Cas, que é um tipo de proteína capaz de cortar material genético, envolve esse DNA viral e o corta, invalidando o material genético e destruindo, assim, o vírus.

Portanto, as bactérias conseguem armazenar memórias de infecções virais anteriores e, ao reconhecê-las, são capazes de cortar o DNA invasor em um ponto específico. A descoberta do funcionamento desse sistema deu a ele o apelido de “tesouras genéticas” e foi muito importante no campo da Biologia.

Foi em 2012 que a microbiologista francesa Emmanuelle Charpentier e a bioquímica norte-americana Jeniffer Doudna conseguiram cortar várias partes do DNA de uma bactéria usando um RNA programado pelas duas, provando assim que o sistema de defesa da bactéria poderia ser usado como uma ferramenta para cortar DNA. Esse foi um enorme desenvolvimento na área da genética, considerado inovador pela comunidade científica a ponto de receber alguns prêmios internacionais de ciência. E no ano seguinte, em 2013, o pesquisador do MIT e de Harvard Feng Zhang conseguiu adaptar essa técnica e cortar com sucesso o DNA de ratos e humanos.

Desde então, o número de pesquisas utilizando CRISPR-Cas9 no mundo inteiro não parou de crescer. E não é para menos. As vantagens de se usar essa técnica são muitas, como elucida o pesquisador do Instituto de Biologia da Unicamp Gleidson Teixeira:

Gleidson Teixeira: A grande vantagem do sistema Crispr em relação aos outros sistemas como TALENS e Zinc Fingers é que, para que as proteínas promovam o corte no DNA, elas são guiadas por uma sequência conhecida como RNA. Do ponto de vista biotecnológico, manipular RNA, construir sistemas que permitam que você faça uma edição de DNA direcionada com esse sistema é muito menos laborioso, é uma complexidade relativamente simples e tem custo muito mais baixo.

A técnica CRISPR-Cas9 tem uma vasta gama de aplicações. Uma parcela significativa das pesquisas em andamento se preocupa com a edição genética de plantas, fungos e animais para o consumo humano. O objetivo é criar culturas de maior porte, mais produtivas e mais resistentes a climas extremos e a pesticidas.

As pesquisas em animais também correm em ritmo acelerado. Se até agora a ciência conseguiu resultados interessantes com ferramentas de edição genética mais rudimentares, como vacas sem chifres e salmões que maturam em menos tempo, com CRISPR as possibilidades são muito maiores e incluem questões polêmicas, como por exemplo o xenotransplante, isso é, a produção de animais com a finalidade de gerar órgãos para transplante em seres humanos.

Uma terceira área de aplicação é a de bioenergia. A ideia é modificar geneticamente microorganismos, como leveduras ou bactérias, de forma que elas produzam combustíveis naturais. Essa é uma das áreas de atuação do laboratório de Gleidson:

Gleidson Teixeira – Na Unicamp, especificamente no Departamento de Genética, Evolução e Bioagentes, do Instituto de Biologia, nossa pesquisa objetiva principalmente o desenvolvimento de leveduras pra produção de etanol. Etanol, conhecido como etanol de segunda geração. Neste caso, o objetivo do uso da técnica é ter a capacidade de construir essas leveduras de forma mais rápida, mais eficiente e de forma mais segura. E de certa forma isso acelera o desenvolvimento e a forma como que a gente compreende como essas leveduras poderiam ser aplicadas neste processo e em outros processos biotecnológicos que objetivam a produção de químicos derivados a partir de matéria-prima renovável.

Outras iniciativas conhecidas na Unicamp incluem a tentativa de construir variedades de cana-de-açúcar mais tolerantes a estresse como secas e pragas, e também uma pesquisa que inclui o desenvolvimento de uma ferramenta baseada no sistema Crispr para edições genéticas num fungo que é conhecido por causar uma doença chamada Vassoura de Bruxa, que é uma doença causada em cacau.

Mas a possibilidade de adotar a técnica para terapias genéticas em humanos é, certamente, o assunto mais discutido atualmente, como explica o professor Flávio César de Sá, da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp:

Flávio César de Sá: A técnica, (se ela for realmente), se ela puder ser aplicada em humanos, ela tem um potencial de cura de muitos tipos diferentes de doença e de uma variada gama de tipos diferentes de afecções, não só aquelas que são de origem genética, mas várias outras também que tem a ver com a expressão de genes do DNA.

Muitas doenças humanas têm origem genética, e o CRISPR-Cas9, pela sua precisão cirúrgica em fazer cortes e reparos no DNA, seria a ferramenta ideal para lidar com elas. Já existem pesquisas para o tratamento de doenças como fibrose cística, beta-talassemia, distrofias musculares e alguns tipos de câncer, dentre inúmeras outras. No entanto, falar apressadamente em cura seria um erro, já que muitos testes precisam ser feitos antes que uma terapia produza resultados satisfatórios e seja provada segura. Como diz o professor Flávio:

Flávio César de Sá: a gente já tem pesquisa com animais, mas são animais como rato, animais muito diferentes do humano. Pra gente chegar na aplicação prática em humanos, a gente ainda precisa dar muitos passos. É muito difícil a gente tentar imaginar quanto tempo isso vai levar, porque a própria técnica CRISPR foi meio que uma surpresa. A gente vinha trabalhando nessa questão, a gente que eu digo é a ciência toda, vinha trabalhando nessa questão de tentar editar DNA e vinha num certo ritmo mais ou menos lento e, de repente, apareceu uma ferramenta que avançou muito rapidamente a técnica. Então, eu não seria capaz de imaginar em quanto tempo a gente vai chegar lá, mas a gente ainda tá longe de ter uma técnica eficazmente aplicada para tratamentos clínicos, que esteja disponível em tratamento.

Em novembro de 2016, cientistas chineses testaram pela primeira vez células editadas com CRISPR em um paciente com câncer de pulmão. Outros testes para câncer de próstata, bexiga e rins já foram programados pelo grupo da Universidade de Pequim. Em janeiro deste ano, dois bebês foram curados de leucemia pelo uso de um tratamento de edição gênica usando TALENS, uma proteína que possui as mesmas propriedades do CRISPR, mas é menos sofisticada. E em maio deste ano, cientistas americanos e chineses conseguiram eliminar completamente o vírus HIV de ratos infectados. Nada mal para uma tecnologia estreante.

A terapia gênica em células adultas não é a única possível. Em abril de 2015, cientistas da Universidade Sun Yat-Sen, na China, modificaram embriões humanos usando CRISPR-Cas9 pela primeira vez na história com o objetivo de modificar o gene responsável pela beta-talassemia. O experimento utilizou 86 embriões inviáveis, isso é, que não poderiam resultar em uma gravidez.

Mesmo tendo uma taxa de sucesso muito baixa, sendo portanto descontinuado, o experimento gerou muitas controvérsias, levantou um debate ético em importantes veículos internacionais de divulgação científica, a respeito do direito de se editar embriões da nossa própria espécie e culminou em uma conferência global, em dezembro de 2015, para se discutir os limites desse tipo de pesquisa e de suas aplicações. A posição dos organizadores ao final do evento não foi a de condenação ao uso de embriões, mas a de que uma série de questões éticas e de segurança devem ser resolvidas antes de se começar a usá-los para quaisquer testes clínicos.

Embora as primeiras pesquisas ou testes com embriões foquem na prevenção de doenças ou desordens genéticas, há o perigo de que os objetivos se desloquem progressivamente para o melhoramento genético dos indivíduos. O professor Flávio chama atenção para essa possibilidade:

Flávio de Sá – Quem dispuser de uma técnica capaz, por exemplo, de tratar o mal de Alzheimer, não vai conseguir deixar ela na prateleira por questões éticas. Ela vai acontecer. Por questões comerciais e por causa do potencial imenso de benefício que ela vai trazer. O que é importante e o que eu acho, é que a gente fique atento para a possibilidade de ela ser usada para finalidades não tão éticas, nem nobres, como tratar doenças, mas dentro de um programa de aprimoramento de raça, ou de aprimoramento de espécie, baseado em premissas completamente falsas, como é a Eugenia. Quem vai dizer o que é aprimorado, o que é melhor, o que é bom para o ser humano? Quem vai definir esse padrão? Claro que quem tá no poder, claro que quem tem dinheiro. Então a chance de acontecer alguma coisa errada é muito grande.

Uma vez que tivermos o poder de controlar características físicas e psíquicas da nossa espécie, há o risco desta tecnologia ser usada para promover ideias eugênicas; então, a partir deste momento, precisaremos tomar decisões muito importantes. Vamos querer que nossos filhos nasçam imunes a certas doenças, com olhos de certa cor e cabelos de certa maneira? Faremos crianças com talentos direcionados? Devemos de fato tomar decisão por quem ainda não nasceu a respeito de suas próprias vidas?

Para que as pesquisas sejam realizadas com responsabilidade e ética é necessário que uma regulamentação a respeito das atividades de engenharia genética com a técnica CRISPR- Cas seja elaborada e respeitada pelos cientistas. O professor Marko Monteiro, do Departamento de Política Científica e Tecnológica da Unicamp, tem algumas sugestões sobre como isso poderia ser feito:

Marko Monteiro: Toda produção de ciência e tecnologia deve ser regulada de alguma forma; eu acredito nisso. “Como” é uma decisão social, política, você não pode simplesmente ter uma fórmula pronta, não existe um, um manual de instruções. O que funcionou na Europa não funcionou nos Estados Unidos e não vai funcionar aqui, então o que eu acho que não deve ser a opção é você deixar, por exemplo, o mercado desregulado. Eu acho isso um grande problema porque o mercado vai regular à sua, à sua maneira, pelos seus objetivos. Agora proibir simplesmente qualquer conhecimento também é um problema, você num pode esquecer que a gente tá num mundo inter-relacionado, interconectado. Então uma coisa é, que é feita nos Estados Unidos vai chegar aqui de alguma forma. Então, a gente precisa se relacionar com esses outros contextos.

E essa regulamentação, para o professor, deve sempre estar em consonância com o que a sociedade pensa e sente sobre a ciência.

Marko Monteiro: Primeiro, de novo, o Brasil precisa valorizar a ciência, valorizar o cientista, valorizar a produção de conhecimento, valorizar muito a produção de tecnologia, isso a gente tá longe desse, dessa realidade. Junto com isso tem que vir (uma discussão), uma discussão sobre questões sociais éticas, né. Elas não tão separadas.

Como é que a gente comunica essas coisas pra população? É um dilema, eu acho que isso varia culturalmente, varia por sociedade, no Brasil a população por mais que confie na ciência, não é mobilizada por controvérsias sociotécnicas da mesma maneira, eu lembro da questão do desastre de Mariana, né, como que isso ocorreu, você teve a controvérsia dos transgênicos aqui de, se você for voltar e analisar como ela ocorreu, nem sempre a ciência foi a grande definidora dos processos, então pra debater isso num país como o Brasil, você tem que entender como que a população pensa e qual papel que a ciência tem.

Muitas discussões certamente virão com as possibilidades desta nova tecnologia. Para mais informações sobre o CRISPR, fique atento às notícias e podcasts do Oxigênio, assim como a revista eletrônica de jornalismo científico ComCiência e a revista Ciência e Cultura.

Esta reportagem foi produzida por Dayane Machado, Jean-Frédéric Pluvinage, Octávio Augusto Fonseca e Raphaela Velho, mestrandos do Labjor, Unicamp.

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