Cientistas que reescreveram código da vida ganham Nobel de Química

Publicação: 10 de novembro de 2020

Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna dividem Prêmio Nobel de Química pela descoberta de método para edição do genoma conhecido como CRISPR-Cas9 ou “tesoura genética”

Graças a este método, tem sido possível curar ou atenuar doenças de origem genética, como alguns tipos de cancro e doenças hereditárias como a miocardiopatia hipertrófica

Um feito histórico. Assim podemos descrever a técnica descoberta por Emmanuelle Charpentier, diretora do Instituto Max Planck de Biologia das Infecções, e Jennifer A. Doudna, bioquímica da Universidade da Califórnia Berkeley, conhecida como CRISPR (da sigla, em inglês, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ou seja, Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas). Certamente quando descobriram a tecnologia, em 2012, Charpentier e Doudna não poderiam imaginar que entrariam para a história pelo fato de serem as primeiras mulheres a ganhar o prêmio juntas. O Nobel 2020 de Química foi entregue às pesquisadoras no dia 07 de outubro.

O método de edição do genoma chamado CRISPR é uma ferramenta muito simples e poderosa que permite aos cientistas alterar de forma minimamente invasiva o DNA de animais, plantas e microorganismos com extrema precisão. Como uma espécie de “tesoura genética”, a técnica permite “cortar” uma parte específica do DNA, fazendo com que a célula produza ou não determinadas proteínas. Essa tecnologia tem impacto revolucionário nas ciências biológicas e tem contribuído para o tratamento de doenças hereditárias, como hematológicas e câncer, e pode tornar o sonho de cura uma realidade.

Não é exagero dizer que a técnica descoberta pelas pesquisadoras revolucionou a área. Enquanto tem potencial imenso de transformar as nossas vidas, a técnica tem levantado muitas questões éticas. Em entrevista para a assessoria de comunicação da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical (SBMT), a Dra. Doudna reconhece que a capacidade de editar o genoma humano tem um imenso potencial para curar doenças genéticas. “Tanto é que já estamos vendo resultados positivos com terapias baseada em CRISPR contra doenças do sangue, como anemia e beta-talassemia. Eu não tenho dúvidas de que veremos maiores avanços contra doenças genéticas muito em breve, e ainda estamos nos primeiros dias dessa linha de pesquisa”, destaca.

Mas a ganhadora do Nobel admite que as maiores preocupações éticas dizem respeito a chegar a edição de genoma onde mudanças são passadas de uma geração para outra. “Nesse momento, simplesmente ainda não estamos preparados para editar embriões humanos com segurança, e existe muito que ainda não compreendemos sobre os impactos sociais e culturais de fazê-lo. A boa notícia é de que cientistas e governantes tem falado abertamente sobre essas questões para que possamos estabelecer as diretrizes internacionais apropriadas. Com sorte, teremos tanto a fazer para tratar pessoas com doenças genéticas de formas que não sejam mais hereditárias, então temos muito trabalho à frente que pode ajudar muitas pessoas nos próximos anos”, ressalta a Doudna.

A pesquisadora chama a atenção ainda para uma área que talvez não seja tão lembrada quanto edição genômica: a agricultura. “Terapias de edição genômica podem ajudar pessoas, mas também plantações, tornando-as mais resistente a doenças e resilientes frente aos efeitos da mudança climática, o que pode ter um efeito de escala muito maior. Claramente também existem considerações éticas em relação a isso, incluindo preservar a herança cultural e as variedades regionais das plantações, mas acredito que também veremos um grande impacto na saúde humana a partir da edição genômica na agricultura”, conclui a ganhadora do Prêmio Nobel 2020 de Química.

As premiadas que descobriram uma das “ferramentas mais afiadas da tecnologia genética” integram agora o seleto grupo de apenas sete mulheres que já receberam a honraria — em comparação aos 178 homens. Antes de Charpentier e Doudna, as cinco mulheres que ganharam o Nobel em Química foram: Marie Curie (1911), Irène Joliot-Curie (1935), Dorothy Crowfoot Hodgkin (1964), Ada E. Yonath (2009) e Frances H. Arnold (2018). A poeta americana Louise Glück foi a ganhadora do Prêmio Nobel de Literatura 2020.

Aplicação e esperanças da tecnologia CRISPR/cas9 nas doenças tropicais

Para a Dra. Angela Kaysel Cruz, Professora do Departamento de Biologia Celular e Molecular da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FMRP-USP), que trabalha na área de Biologia/Genética Molecular do parasito protozoário Leishmania, a aplicação do sistema CRISPR/Cas9 para cada organismo novo representa um desafio técnico, mas a experiência de sucesso com diferentes organismos, dos unicelulares aos metazoários mais diversos e distantes na escala evolutiva, sugere que os desafios sejam transponíveis sem dificuldades.

A professora explica que toda essa revolução representada pelo domínio de CRISPR/Cas9 como ferramenta, se originou a partir do conhecimento adquirido em pesquisa científica pura, ciência básica, quando algumas mentes criativas souberam transformar o que a natureza já executa em tecnologia, tecnologia esta poderosa, pelo seu alcance, aparente universalidade, rapidez e eficiência. “O que se observa e se espera para os próximos anos é uma grande aceleração no avanço do conhecimento em funcionamento celular, bioquímica e genética dos mais diversos organismos, antes das possíveis aplicações práticas e de grande vulto”, complementa.

O CRISPR-Cas9 é uma técnica mais barata, simples e fácil de usar do que outras. Além disso, é de fácil manuseio, não requer o uso de equipamentos e reagentes caros, ou seja, há grandes vantagens no uso do sistema CRISPR/Cas9 de edição de genomas se o compararmos às tecnologias e abordagens para edições dos genomas que dominávamos até aqui. A aparente facilidade de adaptação do sistema CRISPR/Cas9 aos mais diversos organismos é uma dessas vantagens, mas a sua eficiência, rapidez sua maior vantagem.

“Em menos de uma década depois de descrita, a técnica já foi adaptada para uso em organismos diversos incluindo vários parasitos do homem. Há relatos descrevendo a deleção ou modificação de vários conjuntos de genes em espécies de protozoários como Trypanosoma, Leishmania, Plasmodium, Toxoplasma, Cryptosporidium, Trichomonas vaginalis ou de helmintos como Schistosoma, Strongyloides e Brugia; todos eles importantes patógenos do homem. Em associação aos avanços com a adaptação do sistema aos parasitos como os mencionados, também para alguns vetores dessas doenças, como o Anopheles, o sistema de edição tem sido usado com sucesso”, lembra a Dra. Cruz.

A professora esclarece que a eficiência deste sistema de edição tem se mostrado altíssima, e em parasitos diferentes já se demonstrou que é possível obter o nocaute de todos os alelos dos genes em uma etapa experimental, ou mesmo o nocaute de várias cópias de famílias multigênicas, também em uma única etapa. “Utilizando a Leishmania como exemplo para apontar o avanço que representa a edição genômica pelo sistema CRISPR/Cas9, lembramos que desde o início dos anos 1990, portanto ao longo de quase três décadas, foram relatados o nocaute de aproximadamente 200 genes, acompanhados dos estudos funcionais destes parasitos nocaute. Neste período, o nocaute gênico era feito por recombinação homóloga, que embora fosse eficiente e seguro, exigia que cada alelo fosse substituído em etapas sequenciais e incluía vários procedimentos de clonagem molecular, de forma que vários meses eram necessários para obter a deleção ou edição de um dado gene no genoma do parasito para em seguida iniciar estudos funcionais”, enfatiza.

Ainda de acordo com a Dra. Cruz, no período anterior ao uso da Cas9, os artigos frequentemente apresentavam a deleção de um gene e seus efeitos. Os estudos conduzidos empregando a tecnologia CRISPR/Cas9 podem conter centenas de genes que, por exemplo, compõem uma determinada via ou que representam a diversidade de famílias de proteínas. Estas abordagens em larga escala permitam entender melhor os processos e suas complexidades de forma mais global. “Dessa forma, uma vez compreendidas as interações e inter-relações entre produtos gênicos e seus papeis no desenvolvimento do parasito ficará mais seguro e mais assertivo interferir no progresso do parasito e no seu estabelecimento no hospedeiro. É possível vislumbrar a geração de parasitos atenuados de forma eficaz, que possam ser examinados como vacinas vivas e seguras, como se almeja no caso das leishmanioses, por exemplo. Também é possível especular que ocorrerá um rápido aumento do número de proteínas identificadas como potenciais alvo de drogas”, reconhece ao justificar que é seu entendimento que ganhos particularmente rápidos serão alcançados na busca de vacinas e no desenho racional de compostos líderes para o desenvolvimento de drogas mais eficazes e menos tóxicas contra parasitoses humanas.