Harvard, MIT Make Controversial CRISPR Gene Editing Tool Mais poderoso

Os recentes avanços na edição de DNA têm o potencial de tratar uma gama mais ampla de doenças humanas do que nunca. Mas os cientistas ainda precisam resolver o problema de fazer essas mudanças em todas as células do corpo que precisam delas.

Agora, um grupo de pesquisadores do Broad Institute da Harvard University e do Massachusetts Institute of Technology (MIT) identificaram uma enzima menor que facilitaria a entrega da maquinaria de edição de genes diretamente às células dentro do corpo.

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Este sistema de edição de genoma de ponta - conhecido como CRISPR - já está sendo usado para fazer mudanças precisas no DNA de animais de laboratório.

Os pesquisadores esperam eventualmente atacar doenças humanas com o método. Ao incapacitar ou alterar genes em células humanas, os cientistas podem um dia ser capazes de tratar doenças que vão desde fibrose cística até doença cardíaca e diabetes.

No caso de algumas doenças, os cientistas podem extrair células-tronco do sangue e alterá-las usando CRISPR. Eles retornariam as células alteradas para o corpo do paciente.

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Para outras doenças, porém, os cientistas precisam usar um vírus incapacitado para entregar todo o sistema CRISPR às células. Este pacote deve incluir uma enzima bacteriana - conhecida como Cas9 - que faz cortes no DNA e um pedaço de RNA que orienta a enzima para o local certo.

Injeção única poderia diminuir permanentemente o colesterol, risco de ataque cardíaco

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Cientistas solucionam um problema de entrega

Um dos veículos de entrega mais promissores ou vetores para entregar CRISPR em Pessoas é o vírus adeno-associado (AAV). Este vetor não é conhecido por causar doenças humanas e já foi aprovado na Europa para uso em ensaios clínicos.

No entanto, o AAV tem uma capacidade de carga limitada. Isso torna difícil empacotar todas as peças necessárias para editar o genoma.

Uma solução seria encontrar um vetor que possa transportar mais. Mas o AAV já possui um histórico comprovado. Em vez disso, pesquisadores do Broad Institute estabeleceram a sua mira em encontrar uma enzima Cas9 menor, que se encaixaria mais facilmente dentro do AAV.

Isto envolveu peneirar cerca de 600 enzimas Cas9 de diferentes cepas de bactérias. Os pesquisadores reduziram essa lista para seis candidatos potenciais.

"Felizmente, uma dessas pequenas proteínas Cas9 revelou-se adequada para o desenvolvimento da metodologia descrita neste artigo", disse Eugene Koonin, investigador senador do National Center for Biotechnology Information e um autor contribuidor do estudo, em um comunicado de imprensa.

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A enzima Cas9 apresentada no artigo, publicada hoje na Nature, é da bactéria Staphylococcus aureus, que pode causar infecção por estafilococos em humanos.É 25 por cento menor do que o atualmente usado com CRISPR, que é de Streptococcus pyogenes.

Os cientistas podem agora editar o genoma humano, uma letra de cada vez »

Enzima menor eficaz na edição de genes

Com o problema da embalagem resolvido, os pesquisadores buscaram testar se a enzima Cas9 menor funcionava bem como a versão atual.

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Eles analisaram a quantidade de cortes não intencionais, ou erros, feitos por Cas9 para outras áreas do DNA. A este respeito, o Cas9 menor foi tão preciso quanto a enzima de S. pyogenes.

Este novo Cas9 fornece um andaime para … nos ajudar a criar melhores modelos de doenças, identificar mecanismos e desenvolver novos tratamentos. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology

Em seguida, os pesquisadores colocam o Cas9 menor para trabalhar em um potencial tratamento para doenças cardíacas. Os pesquisadores injetaram o sistema de entrega de AAV - com o menor Cas9 no reboque - nos fígados de ratos.

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O alvo para Cas9 foi um gene chamado PCSK9 que está associado a colesterol alto e doença cardíaca. Uma vez entregue, Cas9 fez cortes nesse gene, desabilitando-o efetivamente.

Uma semana após o tratamento, os níveis de colesterol nos ratos caíram. Esses efeitos duraram até um mês.

Esta tecnologia é um longo caminho de tratar a doença em seres humanos. Como outras técnicas de edição de genes promissoras, o CRISPR é provável que experimente contratempos ao longo do caminho.

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Mas o sucesso dos pesquisadores aumenta as ferramentas disponíveis para editar os genes das pessoas.

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Edição de DNA enfrenta obstáculos éticos

CRISPR também enfrenta outros desafios antes que ele possa ser amplamente utilizado para tratar doenças humanas.

Um é a sua segurança. O CRISPR é mais rápido e fácil de usar do que outras técnicas de edição de genes. Mas isso não significa que seja mais preciso. Os cortes fora do alvo no DNA podem ocorrer quando a sequência é semelhante, mas não é idêntica ao RNA guia. Isso poderia ter consequências não intencionais - e potencialmente mortais - para a saúde.

A natureza precisa da técnica de edição de genes também suscitou questões éticas. A técnica pode ser usada para curar doenças, mas também pode ser usada para aprimorar qualidades como inteligência ou aparência física nos chamados "bebês de grife". "

Algumas dessas mudanças poderiam ser feitas na linha germinal humana - esperma, ovos e embriões - para que fossem transmitidos às futuras gerações.

Eu, pessoalmente, pensamos que não somos inteligentes o suficiente … para nos sentir à vontade sobre as consequências da mudança de hereditariedade, mesmo em um único indivíduo.Dr. David Baltimore, Instituto de Tecnologia da Califórnia

Em resposta a essa ameaça, um grupo de biólogos - incluindo o inventor da abordagem CRISPR - pediu uma proibição mundial do uso desta técnica em seres humanos de qualquer maneira que pudesse ser transmitido a prole.

A moratória proporcionaria aos cientistas, aos éticos e ao público tempo para estudar o impacto potencial desse método.

"Nos preocupamos com as pessoas que fazem mudanças sem o conhecimento do que essas mudanças significam em termos do genoma geral", disse o Dr. David Baltimore, um membro do grupo, ao New York Times. "Eu, pessoalmente, penso que não somos inteligentes o suficiente - e não vamos estar por muito tempo - sentir-se à vontade sobre as consequências da mudança de hereditariedade, mesmo em um único indivíduo. "

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