CRISPR Cas9: a “tesoura genética” capaz de reprogramar o DNA
Ana Clara Rodrigues Diniz, Danielle Ferreira de Souza, Emanuelle Vaz Gontijo, Filipe Henrique de Oliveira, Isabela Duarte Arruda, João Victor Gonçalves de Araújo e Paula Augusta Silva Santos
Graduandos do curso de Medicina (UFSJ-CCO)
v.1, n.3, 2023
Novembro de 2023
Em 2020, as pesquisadoras Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna receberam o Prêmio Nobel de química pela descoberta da técnica CRISPR/Cas9 como ferramenta de edição do ácido desoxirribonucleico (DNA) [1]. Essa técnica trata-se de uma “tesoura genética” capaz de gerar modificações no DNA, o que está sendo estudado por diversos pesquisadores do mundo para o uso no tratamento de doenças genéticas como o câncer [2,3].
Nesse sentido, para a compreensão acerca do sistema CRISPR é necessário que se conheça um pouco mais sobre o DNA e sua estrutura. O DNA é como um arquivo de informações (Figura 1) e comandos guardado dentro das células. A partir da leitura dessas mensagens o corpo saberá como serão suas características físicas, como produzir determinadas substâncias, entre outros. Dentro desse sistema de arquivos, o DNA, existem os genes, os quais podem ser comparados a pastas, onde cada pasta guarda um tipo de informação específica. Com o estudo sobre o DNA humano, descobriu-se, então, que determinadas doenças são causadas por comandos realizados a partir da leitura de alguns genes que encontram-se com informações alteradas (mutadas) em relação às informações que deviam conter.
Figura 1: Comparação DNA e sistema de arquivos.
Fonte: Dos autores.
A ferramenta descoberta por Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna se mostra como um caminho para acessar e modificar as informações contidas em genes alterados responsáveis por patologias e, dessa maneira, conquistar a cura [4].
Figura 2: Funcionamento do CRISPR/Cas na bactéria.
Fonte: Dos autores.
Sabe-se que bactérias podem ser atacadas por invasores, como vírus denominados bacteriófagos. Enquanto estudava bactérias da espécie Streptococcus pyogenes, Charpentier descobriu o CRISPR/Cas9 como um mecanismo presente no sistema de defesa desses seres vivos. Esse mecanismo funcionava em algumas etapas (Figura 2):
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1° - Ao ser invadida, a bactéria detectava o DNA do invasor e o dividia em pequenas partes.
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2° - Algumas dessas partes eram guardadas no DNA da própria bactéria.
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3° - Ao ser novamente invadida por um organismo semelhante, o sistema de defesa da bactéria era ativado e realizava a leitura da parte do DNA previamente guardada.
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4° - A partir dessa leitura, a bactéria gerava uma mensagem de comando e enviava até a proteína Cas9 que funciona como uma tesoura e promovia um corte na região indicada do DNA invasor.
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5° - O agressor, dessa forma, era inativado.
Nesse intuito, juntamente à Doudna, Charpentier aprimorou e replicou esse sistema em laboratório.
Com o estudo da técnica foi possível criar mensagens de comando específicas, chamadas RNAs guias (gRNAs) para direcionar Cas9 para regiões desejadas de um DNA alvo. Ou seja, foi possível criar mensagens de comando que indicam à Cas9 onde estava o gene (pasta) a ser cortado no DNA (sistema de arquivos) por esta “tesoura genética”.
Ao unir esse gRNA à proteína Cas9 (tesoura) é possível então remover partes indesejadas específicas do DNA e, por exemplo, substituí-las por novas, sem os defeitos (como as mutações causadoras das doenças) anteriormente presentes. Por conseguinte, essa terapia mostrou-se extremamente promissora para o uso em terapia de doenças de origem genética, uma vez que poderia ser utilizada para remover as informações que comandam o desenvolvimento dessas patologias.
Desse modo, a técnica CRISPR/Cas9 vem sendo estudada em todo o mundo e revela perspectivas altamente favoráveis para a conquista da cura de patologias ainda sem oportunidade de cura na atualidade, e deve futuramente trazer uma série de benefícios à sociedade.
Referências Bibliográficas
[1] Gupta D, et al. CRISPR-Cas9 system: A new-fangled dawn in gene editing. Disponível através do link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31295471/. Acesso em: 03 nov. 2023.
[2] Koo T, Kim JS. Therapeutic applications of CRISPR RNA-guided genome editing. Disponível através do link: https://academic.oup.com/bfg/article/16/1/38/2555396. Acesso em: 03 nov. 2023.
[3] Torres-Ruiz R, Rodriguez-Perales S. CRISPR-Cas9 technology: applications and human disease modelling. Disponível através do link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27345434/. Acesso em: 03 nov. 2023.
[4] Redação Galileu. Entenda a técnica Crispr/Cas9, que ganhou o Nobel de Química de 2020. Disponível através do link: https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2020/10/entenda-tecnica-crisprcas9-que-ganhou-o-nobel-de-quimica-de-2020.html. Acesso em: 03 nov. 2023.