Na semana passada, pesquisadores da Universidade da Califórnia em São Francisco anunciaram que descobriram uma forma de fazer com que suas criações geneticamente modificadas tenham muito menos chance de destruir o mundo acidentalmente. Uma forma de desligar modificações feitas com a poderosa técnica de edição de genes CRISPR. Imagine um botão que desligue a engenharia genética.
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Copiando e colando genes
CRISPR costuma ser apontada como a ferramenta que transformou a engenharia genética em um simples ato de “recortar e colar” genes, mas na verdade é bem mais sofisticado do que isso. CRISPR funciona controlando o sistema imunológico de bactérias que lutam contra os invasores ao copiar pequenas partes do DNA do vírus e as incorporando em seu próprio código genético, fazendo com que elas consigam reconhecer os vírus mais facilmente e consigam atacá-lo melhor.
Ao reprogramar essa função de copiar e colar, cientistas alcançaram uma habilidade sem precedentes de descriptografar e reorganizar genes. Mas esse sistema não acerta seu alvo perfeitamente todas as vezes, o que quer dizer que de vez em quando os cientistas acabam alterando genes que eles não pretendiam mudar.
Existe grande esperança que o CRISPR permita cientistas tratarem o câncer, criar plantações mais eficientes e até mesmo um dia editarem embriões humanos para impedir problemas genéticos fatais. Mas cientistas e bioéticos também se preocupam sobre como a tecnologia pode causar problemas, intencionalmente ou acidentalmente. Até agora, por exemplo cientistas estão explorando formas de usar o CRISPR para impedir a mutação que causa a anemia falciforme. Por enquanto o tratamento só foi testado em ratos. E se ele provar ser efetivo em algumas pessoas, mas causar efeitos colaterais terríveis em outras?
Geralmente medidas de biosegurança como a biocontenção não funcionam para tecnologias existentes no mundo que habitamos, que resolvem os problemas dos nossos corpos e meio ambiente. E o CRISPR não fez a edição de genes disponível apenas para cientistas, mas também para universitários e sujeitos quaisqueres do Mississippi que tentam alterar geneticamente seus cachorros. Já que as tecnologias de ponta de engenharia genética logo podem se difundir amplamente, os cientistas estão tentando desenvolver mecanismos de “reversão” para prevenir que as coisas dêem errado.
Biosegurança
Em setembro o DARPA anunciou seu programa Safe Genes, que pede aos pesquisadores propostas para construir uma “caixa de ferramentas de biosegurança” que possa desfazer os efeitos da engenharia genética.
“Nós queremos formas de desenvolver jeitos de controlar [as edições genéticas], para desligá-las e removê-las do sistema”, o chefe do programa Renee Wegrzyn me disse à época.
Um novo estudo da Universidade da Califórnia em São Francisco publicado na semana passada na revista Cell alcança algo desse objetivo.
Trabalhando com CRISPR-Cas9, o sistema bacterial CRISPR mais amplamente usado, os cientistas começaram a procurar uma proteína “anti-CRISPR”. Em bactérias com sistemas imunológicos que dependem do CRISPR, o sistema CRISPR é a primeira linha de defesa, permitindo que a bactéria rapidamente reconheça um vírus invasor e o ataque. Mas às vezes um vírus mais astuto consegue entrar, se incorporando ao DNA da bactéria. Nesses casos, o sistema CRISPR pode forçar a bactéria a começar a atacar a si mesma. Os pesquisadores imaginaram que algumas bactérias pudessem ter uma forma de prevenir que isso acontecesse.
Pesquisadores encontraram as chamadas proteínas “anti-CRISPR”, duas das quais parecem impedir o sistema CRISPR de fazer seu papel nas células humanas, ao menos em uma placa de petri. Elas não conseguem desfazer uma edição que já foi feita, mas o estudo sugere que elas possam parar uma edição em progresso.
Os especialistas esperam controlar essas proteínas anti-CRISPR para melhorar a precisão do CRISPR. Talvez um cientista possa, por exemplo usar tanto o sistema CRISPR quanto as proteínas anti-CRISPR de uma vez, para assegurar que só as células corretas sejam modificadas. Eles também planejam continuar procurando melhores inibidores CRISPR, assim como entender melhor como esses inibidores funcionam de fato.
“Pesquisadores e o público estão razoavelmente preocupados com o fato do CRISPR ser tão poderoso ao ponto que ele possa ser empregado em usos perigosos”, o microbiólogo Joseph Bondy-Denomy da Universidade da Califórnia em São Francisco disse em uma declaração, “Esses inibidores nos dão um mecanismo de impedir aplicações nefastas ou fora de controle do CRISPR, deixando mais seguras as diversas formas de explorar como essa tecnologia pode ser usada para ajudar as pessoas.”.
No mês passado, pesquisadores da Universidade de Toronto publicaram descobertas de outro conjunto de proteínas que parecem inibir o sistema CRISPR em celular humanas. Outros pesquisadores exploraram diferentes formas de fazer o CRISPR mais preciso (e portanto mais seguro), incluindo um “interruptor químico” que só permite que o sistema funcione na presença de uma droga específica.
A genética dirigida que depende do CRISPR para contornar as regras tradicionais de herança, são um dos mais promissores (e assustadores) métodos da engenharia genética, um que os cientistas estão ansiosos em descobrir como reverter. Usando o CRISPR, os cientistas conseguem “dirigir” uma característica desenvolvida em laboratório para uma população muito rapidamente, ultrapassando as chances de 50-50 normais da herança genética e até mesmo passando por cima da força da seleção natural. Teoricamente, um gene dirigido poderia alterar acidentalmente a genética de uma espécie inteira. Para prevenir isso, cientistas do MIT e Harvard demonstraram utilizando um fermento que o “confinamento molecular” poderia funcionar para parar um gene dirigido de se espalhar por uma população.
Até o momento, ainda não existe uma função CTRL-Z para as ferramentas da engenharia genética do futuro. Mas talvez venha a existir algum dia, em breve.