A caixa de ferramentas para editar genes ganhou duas novas tesouras

Uma equipa conseguiu usar técnica que permite colar e cortar letra a letra do ADN, chamada CRISPR/Cas, em microorganismos na natureza. E outra equipa identificou novos alvos terapêuticos para VIH. Entretanto, há a guerra de patentes que está perto do fim.

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Ainda estamos longe dos “milagres” (ou das catástrofes) que alguns anteciparam sobre a técnica de edição genética conhecida como CRISPR/Cas9. Porém, dois artigos científicos publicados esta semana nas revistas Nature e Nature Genetics confirmam os avanços nesta promissora área de investigação. Um dos trabalhos revela a descoberta de novos sistemas de edição genética a partir de microorganismos na natureza. O outro estudo usou a CRISPR/Cas9 para identificar novos alvos terapêuticos para o VIH.

A CRISPR/Cas9 é uma ferramenta usada pelos cientistas para acrescentar, remover ou alterar locais específicos da molécula de ADN. Numa frase, a CRISPR torna possível o “corta e cola” do nosso ADN. Aqui, a mudança de uma “letra” (uma mutação) pode significar o desenvolvimento de uma doença e, por isso, o entusiasmo dos cientistas com a possibilidade de editar estes “erros” é fácil de perceber. Nesta “caixa de ferramentas” pode estar a solução (ou até cura) para muitas doenças graves, como a fibrose quística, a anemia falciforme ou mesmo cancro e Alzheimer.

Nas descrições sobre a técnica de edição genética, para facilitar a comunicação, é habitual comparar a enzima Cas9 que vem da bactéria Streptococcus pyogenes com uma “tesoura molecular”. No mesmo registo simples, esta tesoura surge acompanhada de um bocadinho de ARN (molécula semelhante ao ADN) que é capaz de guiar a enzima até ao local previamente escolhido e onde esta deve agir (leia-se editar).

Agora, além da Cas9, a caixa de ferramentas da edição genética CRISPR tem mais duas tesouras para investigação e possíveis aplicações clínicas, revela o artigo na Nature. Chamam-se CasX e CasY e foram encontradas em comunidades de micróbios que existem na água, no solo e outros ambientes. A descoberta é de investigadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley (EUA), mais precisamente da equipa que trabalha no laboratório da cientista Jennifer Doudna, que em 2012 co-inventou (com a francesa Emmanuelle Charpentier, do Instituto Max Planck de Berlim) a técnica de edição genética.

Os sistemas usados actualmente baseiam-se em bactérias cultivadas em laboratório. De fora, até agora, estavam numerosos organismos disponíveis na natureza e que podem funcionar como ferramentas para a edição genética, asseguram os cientistas. O trabalho da investigadora Jillian Banfield, feito no laboratório de Jennifer Doudna, passou pela análise de milhares de genomas reconstruídos a partir de comunidades de microorganismos.

“Este estudo recorreu a uma enorme base de dados de sequências de proteínas com amostras recentes de bactérias e arqueobactérias (155 milhões de proteínas), por isso ainda mal arranhámos a superfície e há ambientes que estão por analisar. É muito provável que sejam descobertos novos sistemas”, adianta Jillian Banfield ao PÚBLICO. A investigadora nota ainda que estão a estudar vários ecossistemas naturais para perceber como funcionam, sobretudo no subsolo.

Assim, Jillian Banfield vai continuar a estudar genomas de microorganismos na natureza em busca de “novas proteínas e caminhos”. “Esperamos encontrar alguns com aplicações médicas e biotecnológicas”, diz, acrescentando que no laboratório de Jennifer Doudna uma outra equipa está explorar a bioquímica e a aplicação dos novos sistemas identificados. Para já, os cientistas prevêem que as tesouras CasX e CasY se comportem de forma diferente do sistema tradicional da Cas9, funcionando melhor, por exemplo, em temperaturas baixas.

“Tendo em conta que todos os ambientes onde existe vida podem agora ser testados com métodos metagenómicos (em que o material genético é recuperado directamente de amostras ambientais), prevemos que a combinação da abordagem computacional com a experimental vai aumentar a diversidade de sistemas CRISPR-Cas, possibilitando novas tecnologias para investigação biológica e aplicações clínicas”, concluem os autores do artigo.

Três novos alvos para VIH

O outro estudo, na Nature Genetics, também mostra os progressos na área da edição genética. Desta vez, o artigo revela que a CRISPR/Cas9 permitiu identificar novos alvos terapêuticos para VIH. Este trabalho é assinado por alguns dos mais (re)conhecidos cientistas neste campo, nomeadamente Eric Lander, do Instituto Broad, do MIT e da Universidade de Harvard (EUA) e um dos pioneiros nesta técnica, e David Sabatini, do Instituto Whitehead para a Investigação Biomédica, em Cambridge (EUA).

Os cientistas usaram a edição genética para analisar um conjunto de linfócitos T, hospedeiros do VIH, tendo desactivado individualmente mais de 18.500 genes destas células imunitárias (o que significa algo muito próximo do total de genes que fazem parte do genoma humano). “Os vírus são muito pequenos e têm poucos genes – o VIH tem apenas 9, enquanto os humanos têm mais de 19 mil – e, por isso, os vírus requisitam genes humanos para fazer os tijolos essenciais para a sua replicação. O nosso objectivo foi identificar genes humanos que são absolutamente essenciais para o VIH se multiplicar, mas que, ao mesmo tempo, pudessem ser eliminados sem prejudicar as pessoas”, explica Bruce Walker, investigador do Instituto Ragon e um dos autores do artigo, citado num comunicado sobre o estudo.

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ADN dentro da célula National Institutes of Health

Usando a CRISPR/Cas9, os cientistas identificaram cinco genes que são essenciais para a infecção do vírus da sida. Conseguiram ainda desligar estes genes sem matar as células. Ou seja, a célula continuou funcional mas a sua “ajuda” ao VIH foi desligada impedindo a infecção. E, assim, há agora mais alvos candidatos para novos fármacos ou terapias genéticas. Dois dos genes já tinham sido identificados como sendo importantes na infecção por este vírus e três não eram conhecidos até agora.

Os resultados foram validados com experiências com linfócitos T provenientes de pessoas saudáveis, mas ainda será preciso esperar por uma aplicação clínica. “É preciso mais investigação para demonstrar que não é tóxico para os humanos apontar os alvos a estes genes”, nota num comunicado Ryan Park, também do Instituto Ragon e entre os autores do artigo, adiantando que a terapia genética não só é um desafio como é dispendiosa.

Cientistas contra cientistas

A edição genética promete ser uma das invenções na área da biotecnologia. Mas, afinal, a quem pertence? A resposta está actualmente nas mãos de três juízes do Gabinete Patentes dos EUA, que a 6 de Dezembro começaram a ouvir os advogados dos dois institutos de investigação que reclamam os direitos desta descoberta. Este confronto legal envolve a Universidade da Califórnia e o Instituto Broad, que, curiosamente, são as instituições dos principais autores dos artigos publicados esta semana em revistas do grupo da Nature.

Esta “guerra de patentes” já dura há alguns anos. A decisão dos juízes, que ainda não tem data marcada, envolve milhões de euros em empresas que já estão a usar esta técnica.

A resposta óbvia à pergunta sobre a quem pertence esta técnica seria, simplesmente, a quem a inventou. Mas não é tão simples assim. A técnica foi descrita pela primeira vez num artigo publicado na revista Science em Junho de 2012 que relatava o sucesso com a edição do ADN em procariotas, organismos unicelulares desprovidos de núcleo como, por exemplo, as bactérias. Este estudo que marcou a descoberta da técnica de edição genética era assinado por Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier. Porém, uns meses mais tarde, em Janeiro de 2013, uma equipa liderada por Feng Zhang, do Instituto Broad, mostrava num outro artigo como esta técnica resultava em eucariotas, organismos mais complexos com membrana nuclear individualizada. Abria-se assim a porta para trabalhar com o ADN humano.

Pagando um pouco mais para ter uma aprovação rápida, os cientistas do Instituto Broad apresentaram vários pedidos de patentes (o primeiro em Dezembro de 2012), já depois da Universidade da Califórnia. Segundo uma notícia na revista Science, desde Abril de 2014 o Gabinete de Patente norte-americano terá emitido um total de 13 patentes relacionadas com a CRISPR. A Universidade da Califórnia tem um pedido bastante abrangente apresentado em Maio de 2012 e que está ainda a ser analisado e, por isso, mantém-se a expectativa sobre quem fica com os “valiosos” direitos sobre a descoberta.

O processo de disputa das patentes foi aberto em Janeiro de 2015 e, desde aí, ambas as partes apresentaram centenas de documentos. A audiência dos advogados das duas instituições decorreu este mês com centenas de pessoas a querer assistir. A Universidade da Califórnia acusa Feng Zhang de se ter aproveitado da descoberta feita por Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier, enquanto o Instituto Broad defende que o cientista iniciou a sua investigação antes da publicação do artigo na Science. A decisão deverá ser conhecida até Fevereiro do próximo ano.

A CRISPR promete uma precisão e um controlo sem precedentes na engenharia genética mas, definitivamente, causou polémica. E nem é preciso entrar na sala de audiências do Gabinete Patentes dos EUA para o confirmar. A comunidade científica também continua dividida na discussão sobre as implicações e aplicações futuras da técnica de edição genética. Este debate coloca frente a frente, cientistas entusiasmados com as soluções que esta técnica pode trazer e também preocupados com as questões éticas e de segurança na aplicação em embriões humanos. Ou seja, os milagres e as catástrofes anunciadas. Para já, e apesar dos progressos na área, a CRISPR ainda não conseguiu nem uma coisa nem outra.