Cientistas da Universidade de Nova Gales do Sul, em Sydney, desenvolveram uma nova tecnologia CRISPR que poderia tornar a terapia genética mais segura, ao mesmo tempo que resolve um debate de décadas sobre como os genes são desligados. A investigação mostra que pequenas etiquetas químicas ligadas ao ADN silenciam activamente os genes, em vez de simplesmente aparecerem como subprodutos inofensivos em regiões inactivas do genoma.
Durante anos, os investigadores questionaram se os grupos metilo – pequenos aglomerados químicos que se agrupam no ADN – só aparecem onde os genes foram desligados, ou se são uma causa direta da supressão genética.
Em um estudo publicado recentemente comunicações da naturezaPesquisadores da Universidade de Nova Gales do Sul, trabalhando com colegas do Hospital de Pesquisa Infantil St. Jude (Memphis), mostraram que a remoção dessas marcas químicas faz com que os genes se tornem ativos novamente. Quando a tag é adicionada novamente, o gene é desligado novamente. Os resultados confirmaram que a metilação do DNA controla diretamente a atividade genética.
“Mostramos muito claramente que se você afastar as teias de aranha, os genes aparecerão”, disse o principal autor do estudo, Professor Merlin Crossley, vice-reitor de qualidade acadêmica da UNSW.
“Quando adicionamos grupos metil de volta aos genes, eles desligaram novamente. Portanto, esses compostos não são teias de aranha – são âncoras.”
Como a tecnologia CRISPR se desenvolve
CRISPR, abreviação de “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”, é a base da moderna tecnologia de edição de genes. Permite aos cientistas localizar sequências específicas de ADN e fazer alterações específicas, muitas vezes substituindo o código genético defeituoso por versões saudáveis.
O sistema, baseado em um mecanismo de defesa natural encontrado em bactérias, utiliza CRISPR para identificar e cortar o DNA de vírus invasores.
As primeiras versões da ferramenta CRISPR cortavam o DNA para desativar genes defeituosos. Versões posteriores tornaram-se mais precisas, permitindo aos cientistas corrigir letras individuais no código genético. No entanto, ambos os métodos baseiam-se na quebra das cadeias de ADN, o que pode levar a alterações inesperadas e aumentar o risco de efeitos secundários graves.
A versão mais recente, chamada edição epigenética, adota uma abordagem diferente. Em vez de cortar o DNA, ele tem como alvo marcadores químicos ligados a genes dentro do núcleo de cada célula. Ao remover grupos metilo de genes que foram silenciados, os investigadores podem restaurar a actividade genética sem alterar a sequência de ADN subjacente.
Novas possibilidades para o tratamento da doença falciforme
A equipe acredita que esta abordagem poderia fornecer um tratamento mais seguro para doenças relacionadas às células falciformes. Estas doenças genéticas afectam a forma e a função dos glóbulos vermelhos, causando frequentemente dores intensas, danos nos órgãos e redução da esperança de vida.
“Cada vez que você corta o DNA, há risco de câncer. Se você estiver fazendo terapia genética para uma doença vitalícia, isso é um risco grave”, disse o professor Crossley.
“Mas se pudermos fazer uma terapia genética que não envolva o corte de cadeias de DNA, então poderemos evitar essas armadilhas potenciais”.
Em vez de cortar o DNA, a nova tecnologia utiliza um sistema CRISPR modificado para fornecer enzimas que removem grupos metil. Este processo libera freios genéticos que mantêm certos genes desligados. Um alvo importante é o gene da fetoglobina, que ajuda a transportar oxigênio antes do nascimento. A reativação do gene após o nascimento pode ajudar a contornar os defeitos do gene da globina adulta que causam a doença falciforme.
“Você pode pensar no gene da globina fetal como rodinhas de apoio na bicicleta de uma criança”, disse o professor Crossley. “Acreditamos que podemos torná-los úteis novamente para pessoas que precisam de novas rodas.”
O que a pesquisa até agora mostra
Todos os experimentos até agora foram conduzidos usando células humanas em laboratórios na UNSW e Memphis.
A co-autora do estudo, Professora Kate Quinlan, disse que as descobertas podem ter implicações profundas para doenças além da doença falciforme. Muitas doenças genéticas envolvem a ativação ou desativação incorreta de genes, e o ajuste de grupos metil pode fornecer uma maneira de corrigir esses problemas sem danificar o DNA.
“Estamos entusiasmados com o futuro da edição epigenética porque a nossa investigação mostra que ela nos permite aumentar a expressão genética sem modificar a sequência do ADN. A terapêutica baseada nesta tecnologia pode reduzir o risco de efeitos negativos não intencionais em comparação com o CRISPR de primeira ou segunda geração”, disse ela.
Olhando para o futuro, os investigadores descrevem como esta terapia poderá um dia funcionar na prática. Os médicos coletam células-tronco do sangue do paciente, que produzem glóbulos vermelhos. Em laboratório, a edição epigenética será usada para remover o marcador metil no gene da globina fetal, reativando-o. As células editadas são então devolvidas ao paciente, onde podem entrar na medula óssea e começar a produzir células sanguíneas mais saudáveis.
O próximo passo para edição epigenética
A equipe de pesquisa da UNSW e St. Jude planeja testar o método em modelos animais e continuar a explorar outras ferramentas baseadas em CRISPR.
“Talvez o mais importante seja que agora é possível direcionar moléculas para genes individuais”, disse o professor Crossley.
“Aqui, removemos ou adicionamos grupos metil, mas isso é apenas o começo, há outras mudanças que as pessoas podem fazer que irão melhorar a nossa capacidade de alterar a produção genética para fins terapêuticos e agrícolas. Este é o início de uma nova era.”
