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MODIFICAÇÃO GENÉTICA

CRISPR: a grande revolução genética

Cortar e colar genes é a base do CRISPR, a técnica de edição de genes que, descoberta há cinco anos, já está dando seus primeiros frutos no tratamento e diagnóstico de várias doenças e enfermidades. Explicamos o que é esta tecnologia e para que ela é utilizada.

O QUE É CRISPR? 

CRISPR é um acrônimo de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Em poucas palavras, são famílias de sequências de DNA encontradas em certas bactérias. Essas sequências contêm, por sua vez, fragmentos de DNA de vírus que já infectaram essas bactérias anteriormente.

Os CRISPRs funcionam como uma memória imunológica, pois armazenam a impressão digital molecular dos vírus no DNA das bactérias. Dessa forma, novas infecções podem ser detectadas e neutralizadas, resultando na imunização destas células.

O funcionamento do CRISPR é simples de entender. Uma enzima chamada Cas9 age como uma "tesoura molecular". Ela é usada para cortar e modificar seções de DNA associadas a uma doença (ou, em outras palavras, um ataque de vírus), ou qualquer tipo de defeito que precise ser reparado. 

Como a enzima encontra o local exato para cortar e agir? Outra molécula, o RNA guia, direciona estas "tesouras" para o local exato onde ocorreu a mudança de DNA. Uma vez feito o corte, os mecanismos necessários são colocados em andamento para reparar o fragmento.

Os CRISPRs são conhecidos desde os anos 80, embora sua função exata só tenha sido descoberta na última década. Em 2015, eles foram considerados o maior avanço científico do ano, pois tornaram possível decifrar essas sequências repetitivas presentes no DNA de algumas bactérias. Graças a eles, foram feitos enormes progressos no campo da edição genética, tornando os processos mais baratos e abrindo a porta para uma ampla gama de possibilidades.

PRINCIPAIS USOS DO CRISPR

As técnicas CRISPR são usadas para introduzir mudanças no genoma com enorme precisão. As principais aplicações incluem o seguinte:

 Aplicações médicas, tais como ensaios para eliminar o HIV, ou para tratar doenças como a distrofia muscular de Duchenne, Huntington, autismo, progeria, fibrose cística, câncer tri-negativo ou síndrome de Angelman. As pesquisas também estão tentando determinar se poderia ser usado como um teste diagnóstico para detectar o coronavírus, ou como uma terapia capaz de destruir seu genoma. 

 Luta contra as doenças infecciosas transmitidas por insetos como malária, Zika, dengue, chikungunya e febre amarela. 
 

 Biotecnologia vegetal. As técnicas CRISPR podem ser usadas para produzir variantes de plantas mais adaptadas ao meio ambiente, mais resistentes à seca ou mais resistentes a pragas de insetos. As propriedades organolépticas, incluindo as propriedades físico-químicas, podem ser modificadas para torná-las mais adequadas para o consumo humano. 

  Na tecnologia animal, pode ser usado para introduzir melhorias nas espécies para, por exemplo, criar rebanhos resistentes a doenças típicas. 

No momento, não existem técnicas CRISPR aprovadas para o tratamento de doenças causadas por um único gene, que são as que poderiam, em teoria, ser curadas pela edição genética. Por esta razão, as aplicações médicas são mais teóricas do que práticas e são, por enquanto, baseadas em ensaios.

ELETROPORAÇÃO

De acordo com os pesquisadores Ivorra e Rubinsky (13) o provável primeiro registro de eletroporação ocorreu em 1754, quando Nollet percebeu e registrou a formação de marcações vermelhas na pele de humanos e animais em áreas onde eram aplicados centelhamentos elétricos. Ao longo dos próximos dois séculos, Ritter em 1802, Frankenhaeuser & Wide ́n em 1956, e Stampfli & Willi em 1957 relataram que a eletroporação da membrana nervosa pode explicar as mudanças de condutividade elétrica nos nervos que foram danificados por campos elétricos. A aplicação médica da eletroporação começou em 1982 com o trabalho inspirador de Neumann e colaboradores. Esses autores usaram campos elétricos pulsados para permeabilizar temporariamente as membranas celulares para entregar DNA estranho nas células (14).

Na década seguinte, a combinação de campos elétricos pulsados de alta voltagem com o quimioterápico bleomicina e com DNA rendeu novas aplicações clínicas: eletroquimioterapia e eletrotransferência de respectivamente. Nos últimos anos, a eletroporação irreversível não térmica (NTIRE) para ablação de tumores sólidos surgiu como uma nova aplicação médica da tecnologia de eletroporação.

Segundo Pintarelli (8) Atualmente, eletroporação é um tópico de pesquisa consolidado e de crescente interesse. Como pode ser percebido pelo acréscimo no número de publicações que citam o tema. O número de aparições da palavra “electroporation” em artigos científicos entre 1985 e 2017 é disponível na Figura 6.

Na Figura 6 também são indicados alguns eventos importantes em eletroporação, são esses:

• Em 1983: criação da empresa BTX do grupo Harvard Bioscience. Esta foi a primeira empresa a vender eletroporador comercial para transferência genética; • Em 1989: primeiro livro sobre eletroporação (JORDAN; NEUMANN; SOWERS, 1989);
• Em 2004: primeiro trabalho no Brasil em eletroporação pelos pesquisadores Airton Ramos e Daniela O. H. Suzuki (RAMOS; SUZUKI; MARQUES, 2004); • Em 2006: criação da padronização para tratamento de câncer por eletroquimioterapia (ESOPE, “Standard Operating Procedures Of The Electrochemotherapy”) (MIR et al., 2006);
• Em 2015: primeiro congresso em eletroporação em Portorož, Slovenia; • Em 2017: publicação do livro Handbook of Electroporation (MIKLAVCIC, 2017); • Em 2018: atualização do ESOPE (GEHL et al., 2018).
• Ocorrências da palavra “electroporation” em qualquer parte de trabalhos científicos de 1985 até 2017.
• Dados retirados do banco de dados do Google Scholar dia 12 de janeiro de 2018 usando ferramenta disponível em repositório online (GITHUB, 2018).