CRISPR Gene Editing e Disease
Índice:
- Como a edição de genes funciona
- Tratando adultos e crianças, e não embriões
- Prevenção de doenças humanas indiretamente
Agora que o genio de edição de genes está fora da garrafa, o que você deseja primeiro?
Bebês com olhos "perfeitos", inteligência ultrapassada e um toque de carisma de estrela de cinema?
Publicidade PublicidadeOu um mundo livre de doenças … não apenas para sua família, mas para todas as famílias do mundo?
Com base em eventos recentes, muitos cientistas estão trabalhando para o último.
No início deste mês, cientistas da Oregon Health & Science University usaram uma ferramenta de edição de genes para corrigir uma mutação causadora de doença em um embrião.
PublicidadeA técnica, conhecida como CRISPR-Cas9, corrigiu a mutação no DNA nuclear dos embriões que causa cardiomiopatia hipertrófica, uma condição cardíaca comum que pode levar a insuficiência cardíaca ou morte cardíaca.
Esta é a primeira vez que esta ferramenta de edição de genes foi testada em ovos humanos de qualidade clínica.
Publicidade PublicidadeSe um desses embriões tivesse sido implantado no útero de uma mulher e tivesse permissão para se desenvolver completamente, o bebê teria estado livre da variação causante da doença do gene.
Este tipo de mudança benéfica também teria sido transmitido para futuras gerações.
Nenhum dos embriões deste estudo foi implantado ou permitido desenvolver. Mas o sucesso do experimento oferece um vislumbre do potencial do CRISPR-Cas9.
Ainda assim, seremos capazes de gene-editar nosso mundo livre de doenças?
Como a edição de genes funciona
De acordo com a Fundação para Doenças Genéticas, existem mais de 6 000 doenças genéticas humanas.
Publicidade PublicidadeOs cientistas poderiam teoricamente usar CRISPR-Cas9 para corrigir qualquer uma dessas doenças em um embrião.
Para fazer isso, eles precisariam de um pedaço apropriado de RNA para atingir os correspondentes trechos de material genético.
A enzima Cas9 corta o DNA nesse ponto, o que permite aos cientistas excluir, reparar ou substituir um gene específico.
PublicidadeAlgumas doenças genéticas podem ser mais fáceis de tratar com este método do que outras.
"A maioria das pessoas está se concentrando, pelo menos inicialmente, em doenças onde realmente há apenas um gene envolvido - ou um número limitado de genes - e eles são realmente bem compreendidos", Megan Hochstrasser, PhD, gerente de comunicações científicas da Instituto de Genômica inovadora na Califórnia, disse à Healthline.
Publicidade PublicidadeDoenças causadas por uma mutação em um único gene incluem doença falciforme, fibrose cística e doença de Tay-Sachs. Isso afeta milhões de pessoas em todo o mundo.
Esses tipos de doenças, porém, são muito superiores às doenças cardiovasculares, diabetes e câncer, que matam milhões de pessoas em todo o mundo a cada ano.
A genética - juntamente com fatores ambientais - também contribui para a obesidade, doença mental e doença de Alzheimer, embora cientistas ainda estejam trabalhando para entender exatamente como.
AnúncioNeste momento, a maioria das pesquisas CRISPR-Cas9 centra-se em doenças mais simples.
"Há muitas coisas que precisam ser elaboradas com a tecnologia para chegar ao lugar onde poderíamos aplicá-la a uma dessas doenças poligênicas, onde contribuem múltiplos genes ou um gene tem múltiplos efeitos, "Disse Hochstrasser.
Anúncio PublicidadeTratando adultos e crianças, e não embriões
Embora os "bebês de grife" ganhem muita atenção da mídia, muitas pesquisas CRISPR-Cas9 estão focadas em outros lugares.
"A maioria das pessoas que estão trabalhando nisso não está trabalhando em embriões humanos", disse Hochstrasser. "Eles estão tentando descobrir como podemos desenvolver tratamentos para pessoas que já possuem doenças. "
Estes tipos de tratamentos beneficiarão crianças e adultos que já vivem com uma doença genética, bem como pessoas que desenvolvem câncer.
Esta abordagem também pode ajudar os 25 milhões a 30 milhões de americanos que possuem uma das mais de 6, 800 doenças raras.
"A edição de genes é uma opção realmente poderosa para pessoas com doenças raras", disse Hochstrasser. "Você poderia, teoricamente, fazer um teste clínico de fase I com todas as pessoas do mundo que tenham uma certa condição [rara] e curá-los todos se isso funcionasse. "
As doenças raras afetam menos de 200 000 pessoas nos Estados Unidos a qualquer momento, o que significa que há menos incentivo para que as empresas farmacêuticas desenvolvam tratamentos.
Estas doenças menos comuns incluem fibrose cística, doença de Huntington, distrofias musculares e certos tipos de câncer.
No ano passado, os pesquisadores da Universidade da Califórnia Berkeley fizeram progressos no desenvolvimento de uma terapia ex vivo - onde você tira as células de uma pessoa, as modifica e coloca-as de volta ao corpo.
Este tratamento foi para doença falciforme. Nesta condição, uma mutação genética faz com que as moléculas de hemoglobina permaneçam juntas, o que deforma os glóbulos vermelhos. Isso pode levar a bloqueios nos vasos sanguíneos, anemia, dor e falência de órgãos.
Os pesquisadores usaram CRISPR-Cas9 para engenharia genética de células-tronco para corrigir a mutação da doença falciforme. Eles então injetaram essas células em camundongos.
As células-tronco migraram para a medula óssea e se desenvolveram em glóbulos vermelhos saudáveis. Quatro meses depois, essas células ainda podem ser encontradas no sangue dos ratos.
Esta não é uma cura para a doença, porque o corpo continuaria a fazer glóbulos vermelhos com a mutação da doença falciforme.
Mas os pesquisadores pensam que, se suficientes células-tronco saudáveis adotam a medula óssea, ela poderia reduzir a gravidade dos sintomas da doença.
Mais trabalho é necessário antes que pesquisadores possam testar esse tratamento em pessoas.
Um grupo de pesquisadores chineses usou uma técnica similar no ano passado para tratar pessoas com uma forma agressiva de câncer de pulmão - o primeiro ensaio clínico desse tipo.
Neste estudo, os pesquisadores modificaram as células imunes dos pacientes para desativar um gene que está envolvido na parada da resposta imune da célula.
Os pesquisadores esperam que, uma vez injetados no corpo, as células imunes geneticamente editadas irão aumentar um ataque contra as células cancerígenas.
Estes tipos de terapias também podem funcionar para outras doenças do sangue, câncer ou problemas imunológicos.
Mas certas doenças serão mais desafiadoras para tratar dessa maneira.
"Se você tem uma desordem do cérebro, por exemplo, você não pode remover o cérebro de alguém, fazer a edição de genes e depois colocá-lo de volta", disse Hochstrasser. "Então, temos que descobrir como obter esses reagentes para os lugares que precisam estar no corpo. "
Prevenção de doenças humanas indiretamente
Nem todas as doenças humanas são causadas por mutações em nosso genoma.
As doenças transmitidas por vetores como a malária, febre amarela, dengue e doença do sono matam mais de 1 milhão de pessoas em todo o mundo a cada ano.
Muitas dessas doenças são transmitidas por mosquitos, mas também por carrapatos, moscas, pulgas e caracóis de água doce.
Os cientistas estão trabalhando em formas de usar a edição de genes para reduzir o impacto dessas doenças na saúde de pessoas de todo o mundo.
"Poderíamos nos livrar da malária engajando mosquitos que não podem transmitir o parasita que causa a malária", disse Hochstrasser. "Nós poderíamos fazer isso usando a técnica CRISPR-Cas9 para empurrar essa característica através de toda a população de mosquitos muito rapidamente. "
Os pesquisadores também estão usando CRISPR-Cas9 para criar alimentos" designer ".
A DuPont usou recentemente a edição de genes para produzir uma nova variedade de milho ceroso que contém maiores quantidades de amido, que tem uso nos alimentos e na indústria.
As culturas modificadas também podem ajudar a reduzir as mortes por desnutrição, que é responsável por quase metade de todas as mortes em todo o mundo em crianças com menos de 5 anos.
Os cientistas poderiam usar CRISPR-Cas9 para criar novas variedades de alimentos resistentes a pragas, resistente à seca, ou contém mais micronutrientes.
Um benefício do CRISPR-Cas9, em comparação com os métodos tradicionais de criação de plantas, é que ele permite aos cientistas inserir um único gene de uma planta selvagem relacionada em uma variedade domesticada, sem outros traços indesejados.
A edição de genes na agricultura também pode se mover mais rapidamente do que a pesquisa em pessoas, porque não há necessidade de anos de testes clínicos de laboratório, animal e humanos.
"Mesmo que as plantas cresçam muito devagar", disse Hochstrasser, "é realmente mais rápido obter plantas [plantas geneticamente modificadas] no mundo do que fazer um ensaio clínico em pessoas. "
Segurança e preocupações éticas
CRISPR-Cas9 é uma ferramenta poderosa, mas também suscita várias preocupações.
"Há muita discussão agora sobre a melhor maneira de detectar os chamados" efeitos fora do alvo ", disse Hochstrasser. "Isto é o que acontece quando a proteína [Cas9] corta em algum lugar semelhante ao que você deseja que ele corte. "
Os cortes fora do alvo podem levar a problemas genéticos inesperados que causam a morte de um embrião.Uma edição no gene errado também pode criar uma doença genética totalmente nova que seria transferida para as gerações futuras.
Mesmo usando CRISPR-Cas9 para modificar mosquitos e outros insetos levanta preocupações de segurança - como o que acontece quando você faz mudanças em larga escala em um ecossistema ou uma característica em uma população que fica fora de controle.
Há também muitas questões éticas que acompanham a modificação de embriões humanos.
Então o CRISPR-Cas9 ajudará a livrar o mundo da doença?
Não há dúvida de que ele vai fazer um dente considerável em muitas doenças, mas é pouco provável que cure todas elas em breve.
Já temos ferramentas para evitar doenças genéticas - como rastreio genético precoce de fetos e embriões -, mas não são universalmente utilizados.
"Ainda não evitamos toneladas de doenças genéticas, porque muitas pessoas não sabem que possuem mutações que podem ser herdadas", disse Hochstrasser.
Algumas mutações genéticas também ocorrem espontaneamente. Este é o caso de muitos tipos de câncer que resultam de fatores ambientais como os raios UV, o fumo do tabaco e certos produtos químicos.
As pessoas também fazem escolhas que aumentam o risco de doença cardíaca, acidente vascular cerebral, obesidade e diabetes.
Assim, a menos que os cientistas possam usar CRISPR-Cas9 para encontrar tratamentos para essas doenças de estilo de vida - ou genéticamente engajar as pessoas para parar de fumar e começar a andar de bicicleta para o trabalho - essas doenças permanecerão na sociedade humana.
"Coisas como essa sempre precisarão ser tratadas", disse Hochstrasser. "Não penso que seja realista pensar que jamais evitaremos que cada doença ocorra em um ser humano. "
