Edição de genoma | Doenças até hoje incuráveis poderão ser tratadas com CRISPR

Bruno Silva-Santos, imunologista,
professor de medicina na Faculdade de Medicina de Lisboa e vice-presidente do Instituto de Medicina Molecular de Lisboa.
Créditos da imagem: Ana Baião / jornal Expresso

Numa entrevista esclarecedora à SIC sobre o CRISPR, o imunologista Bruno Silva-Santos fala das potencialidades desta técnica de edição de genomas na correção de doenças genéticas.

O CRISPR é uma das técnicas de edição de genomas que promete revolucionar a medicina, tal como a conhecemos, nomeadamente no tratamento do cancro.

O imunologista Bruno Silva-Santos, numa entrevista à jornalista Miriam Alves, para o programa Admirável Mundo Novo, da SIC, afirma que a edição de genoma, em particular a técnica CRISPR, é um dos avanços científicos espectáveis na sua área de investigação para 2019 que mais o entusiasma, porque perante uma alteração ou uma anormalidade genética, o CRISPR permite corrigi-la: “Há doenças provocadas pela alteração de um gene que são tratáveis com a correção desse mesmo gene.”

Com um trabalho de investigação totalmente dedicado à imunoterapia, procurando novas formas de combate ao cancro por via do sistema imunitário, Bruno Silva-Santos, que também é professor de medicina na Faculdade de Medicina de Lisboa e vice-presidente do Instituto de Medicina Molecular de Lisboa, acredita no potencial do CRISPR para evitar e tratar doenças que hoje são incuráveis.

Assista à entrevista ao investigador Bruno Silva-Santos, no programa Admirável Mundo Novo, da SIC.

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Edição de genoma | CRISPR-Cas9 aumenta eficácia da quimioterapia contra o cancro do pulmão

Investigadores nos EUA descobriram que a tecnologia de edição de genoma CRISPR-Cas9 pode ser usada para restaurar a eficácia das quimioterapias de primeira linha contra o cancro do pulmão. Como? Através da destruição de um gene tumoral que atua como um regulador mestre dos genes envolvidos no desenvolvimento de resistência.

Uma equipa de investigadores do Gene Editing Institute, no estado norte-americano de Delaware, usou a tecnologia de edição genética CRISPR-Cas9 para desativar um gene tumoral em células do pulmão cultivadas em laboratório. Os testes mostraram que as células cancerígenas foram menos capazes de proliferar em cultura e foram mais sensíveis aos agentes quimioterápicos (incluindo cisplatina e carboplatina). E quando transplantadas em ratos, as células cancerígenas modificadas cresceram mais lentamente do que as células cancerígenas não modificadas.

Os cientistas observaram também que o tumor parou de crescer durante dezasseis dias em animais recetores, tratados com diferentes formas de quimioterapia, e que houve uma diminuição considerável no volume do tumor. Num artigo publicado na revista Molecular Therapy Oncolytics, Eric B. Kmiec, investigador principal do estudo, afirmou que o objetivo da investigação “foi saber se o sistema CRISPR pode ser usado com quimioterapia de uma forma segura e acessível para os pacientes que não estão a responder aos tratamentos.”

A quimioterapia continua a ser o principal tratamento para o cancro de pulmão. O problema é que, na maioria dos casos, os tumores tornam-se resistentes às drogas (agentes quimioterápicos). Estudos anteriores dizem que o desenvolvimento de resistência aos agentes quimioterápicos está associado à regulação positiva de diferentes genes envolvidos no transporte de drogas para fora das células. Um desses genes, eritróide 2 (NRF2), é considerado um regulador mestre de outros genes envolvidos na capacidade de resposta das células ao stresse oxidativo e/ou eletrofílico.  

Com os resultados do estudo realizado por Eric B. Kmiec e a sua equipa de investigadores deu-se mais um importante passo na descoberta dos benefícios da edição genética para a saúde.

Saiba mais neste artigo, em inglês, da Genetic Engineering & Biotecnology News.

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CRISPR | A tecnologia de edição de genoma que está a conquistar cada vez mais pessoas

O título tem origem numa afirmação do CEO e co-fundador da Synthego, uma empresa norte-americana que produz software e kits de RNA que abrem caminho a novas descobertas científicas na área da edição de genoma e aceleram a sua aplicação terapêutica. Diz Paul Dabrowski que as pessoas estão a transitar da fase em que querem aprender sobre o CRISPR-Cas9 para a fase em que querem usá-lo.” Saiba porquê.

Há um ano e meio, Paul Dabrowski, CEO e co-fundador da Synthego, estimava que 33% das pessoas que poderiam utilizar o CRISPR-Cas9 estavam a usá-lo. Atualmente, pensa, esse valor estará “mais perto dos 40%, graças a uma mudança de mentalidade.”

Sendo uma das mais recentes e inovadores tecnologias de edição de genoma, o CRISPR-Cas9 está a tornar-se uma ferramenta regular para um universo de utilizadores cada vez mais amplo, de diferentes áreas de atividade, e está a começar a ser aplicada no desenvolvimento de terapias, o que é uma boa notícia para a Synthego, já que parte desta mudança de mentalidade, acredita, foi “impulsionada pela empresa”.

Mas Dabrowski não se contenta com o recurso cada vez mais significativo e abrangente do CRISPR. A sua maior ambição é que a tecnologia não se fique pela medicina genética avançada e transite o mais rapidamente possível para a área clínica, para que a edição de genoma possa, realmente, curar doenças de origem genética.

As primeiras terapias genéticas e celulares estão a chegar só agora ao mercado americano, mas a preços impossíveis de pagar, quer pelos pacientes, quer pelos contribuintes: “A maioria custa entre 800 mil dólares [cerca de 700 mil euros] e 1,5 milhões de dólares [um milhão e 315 mil euros]. Dabrowski acredita que seria possível curar doenças genéticas por 10 mil dólares [8.700 euros] por paciente, desde que se procedesse a alterações radicais no modus operandi em áreas como a I&D, a indústria e a comercialização. Nos Estados Unidos e no resto do mundo, acrescentaríamos nós.

Mais informação neste artigo, em inglês, da Genetic Engineering & Biotecnology News.

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OGM | A planta que elimina substâncias perigosas do ar


A hera do diabo é uma planta bastante comum e muitos de nós têm-na dentro de casa. Mas quem a tem provavelmente não sabe que agora existe uma variedade geneticamente modificada que tem o poder de purificar o ambiente, removendo do ar compostos perigosos como o clorofórmio e o benzeno. 

Pequenas moléculas como o clorofórmio (uma substância perigosa presente em pequenas quantidades em água clorada) e o benzeno (um componente da gasolina) vão-se acumulando no interior da nossa casa sempre que tomamos banho, fervemos água, estacionamos o carro ou guardamos o cortador da relva na garagem. Gestos simples que fazem parte do dia a dia de muitos, mas que podem ter efeitos bastante nocivos na saúde – a exposição prolongada aos compostos de clorofórmio e de benzeno foi associada ao desenvolvimento de cancro.

Mas depois do estudo realizado por investigadores da Universidade de Washington (UW), nos EUA, com a hera do diabo, uma planta de interior muito comum em vários países, cientificamente chamada Epipremnum aureum, tudo indica que esse problema deixará de existir. Em dois anos de experiências, os cientistas modificaram geneticamente plantas de hera do diabo para remover do ar o clorofórmio e o benzeno, concentrando os seus esforços na proteína citocromo P450 2E1 (ou 2E1) e verificaram que as heras do diabo geneticamente modificadas removem, efetivamente, aqueles compostos tóxicos do ar em redor, ao contrário das heras do diabo que não foram GM.

Para comparar a capacidade de purificação do ar de cada uma, a equipa de investigadores liderada por Long Zhang, Ph.D., investigador do departamento de engenharia civil e ambiental da UW, colocou os dois tipos de plantas em tubos de vidro e adicionaram benzeno ou clorofórmio em cada tubo. Ao longo de onze dias, os cientistas acompanharam a alteração da concentração de cada poluente em cada tubo e verificaram que, nos tubos que continham plantas não modificadas, a concentração de ambos os gases não mudou ao longo do tempo, e, nos tubos que continham plantas geneticamente modificadas, a concentração de clorofórmio caiu 82% após três dias, sendo quase indetetável no sexto dia. A concentração de benzeno também diminuiu nos frascos de plantas modificadas, mas mais lentamente: no oitavo dia, a concentração de benzeno caiu cerca de 75%.

Investigadores da Universidade de Washington modificaram geneticamente uma planta de interior comum  (hera do diabo) para remover o clorofórmio e o benzeno do ar.
Créditos da imagem: Mark Stone/Universidade de Washington

Os resultados são muito promissores, mas os autores do estudo fazem uma ressalva: para se produzir o mesmo efeito no interior de uma casa, as plantas precisariam de algo como um ventilador, para fazer circular o ar por entre as folhas.   

Este estudo foi publicado recentemente na revista Environmental Science & Technology, num artigo intitulado “Greatly Enhanced Removal of Volatile Organic Carcinogens by a Genetically Modified Houseplant, Pothos Ivy (Epipremnum aureum) Expressing the Mammalian Cytochrome P450 2e1 Gene. “ [“Remoção muito melhorada de carcinogénicos orgânicos voláteis por uma planta de casa geneticamente modificada, Pothos Ivy (Epipremnum aureum) expressando o gene citocromo P450 2e1 do mamífero”].

Mais sobre esta descoberta aqui.  

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Speed Breeding|Vem aí a tecnologia que melhora a velocidade de produção?

Créditos da imagem: QUAAFI

Inspirado pela forma como os astronautas da NASA cultivam trigo no espaço, o australiano Lee Hickey e a sua equipa de investigadores estão a dar os primeiros passos numa tecnologia que tem o poder de melhorar a velocidade de produção de culturas agrícolas, permitindo até seis gerações de plantas por ano.

O melhoramento da velocidade de produção de culturas agrícolas é uma tecnologia poderosa para aumentar a qualidade e quantidade das colheitas. Através dela, o australiano Lee Hickey e a sua equipa de investigadores da Universidade de Queensland, na Austrália, estudam a genética da doença e da resistência à seca com o objetivo de conseguir colheitas mais robustas para os agricultores.

Hickey trabalha com trigo e cevada, as mais importantes culturas de cereais da Austrália, e é já considerado uma autoridade emergente no melhoramento de plantas por via da edição genética.

O papel de Hickey no desenvolvimento da tecnologia de ‘melhoramento da velocidade’ de produção tem sido crucial, pois permite colher até seis gerações de plantas por ano.

Saiba mais na palestra que o investigador deu num evento TEDx, organizado por uma comunidade local australiana, e num artigo, em inglês, no site da QUAAFI – Queensland Alliance for Agriculture and Foof Innovation.

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OGM | Gene OsBIG é crucial para o sucesso da transplantação da planta de arroz

Créditos da imagem: © 2015 Masoud Rezaeipoor

A planta do arroz tem um gene designado OsBIG que é vital para a sua sobrevivência e desenvolvimento normal. Em situação de carência desse gene, a planta desenvolve várias deficiências e não resiste à muda. Saiba o que mais descobriram investigadores chineses da Universidade de Wuhan, num estudo que pretendeu caraterizar a estrutura genética do OsBIG e saber qual a sua função.

Já se sabia que na planta do arroz existe um gene (OsBIG) semelhante ao gene AtBIG da Arabidopsis – um género pertencente à família das plantas herbáceas Brassicaceae, a que também pertencem as couves e a mostarda -, que codifica uma proteína necessária para o transporte de auxinas e altera a estrutura da planta, adaptando-a aos estímulos ambientais. Mas, apesar de ser conhecida as semelhanças entre os dois genes, ainda não era conhecida a função do OsBIG. Até agora.

Num estudo realizado por investigadores da Universidade de Wuhan, na China, para caracterizar a estrutura genética e saber qual a função do gene da planta do arroz, a análise sequencial e filogénica mostrou que as versões do OsBIG têm uma alta conservação de aminoácidos em vários domínios e em diferentes espécies.

No âmbito de uma análise mais aprofundada, os investigadores usaram a edição de genoma (concretamente, o sistema CRISPR-Cas9) para desenvolver plantas de arroz geneticamente modificadas (GM), interrompendo a expressão do gene OsBIG. Resultado: obtiveram plantas transgénicas com altos níveis de morte celular, um aumento da perda de eletrólitos, peroxidação lipídica (degradação oxidativa dos lípidos) na membrana e redução do teor de clorofila, o que provavelmente, acreditam, explica a inviabilidade das mudas (transplantação) das plantas.

Já as plantas de tipo selvagem analisadas apresentaram várias deficiências metabólicas e hormonais – incluindo ribossomos, replicação do DNA, fotossíntese e metabolismo da clorofila – como resultado da carência do gene OsBIG.

Os investigadores concluíram que o gene OsBIG é vital para o crescimento normal das plantas de arroz.

Leia o estudo, em inglês, e um artigo sobre o tema, em espanhol, na revista da Fundación Antama.

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OGM | Medo das culturas GM não permite que sociedade beneficie da tecnologia

Dois dos vencedores do Prémio Nobel da Química 2018, a norte-americana Frances Arnold e o britânico Gregory Winter, afirmaram na cerimónia de apresentação do Prémio que “as preocupações excessivas acerca dos alimentos geneticamente modificados estão a impedir a sociedade de usufruir dos benefícios da tecnologia.”

Para os laureados, tais receios sobre os eventuais efeitos dos OGM na saúde e no ambiente são infundados e apresentam como exemplo de prova a experiência de milhares de anos, em que o Homem tem vindo a modificar o DNA do mundo biológico.

“De algum modo, surgiu um medo alargado sobre o que nós já estamos a fazer há imenso tempo e esse medo está a impedir-nos de responder aos problemas adequadamente através de soluções reais que só as tecnologias de melhoramento de plantas permitem”, disse Frances Arnold.

A investigadora referia-se a problemas como o esperado aumento significativo da população e o uso excessivo de agroquímicos na produção de alimentos, reforçando que “as culturas GM poderiam ajudar a aumentar a produção de alimentos e torná-la mais sustentável do ponto de vista ambiental.”

Gregory Winter acrescentou que as leis que regulamentam as culturas GM deviam ser menos restritivas.

O Prémio Nobel da Química 2018 foi entregue a três cientistas, pelos estudos que desenvolveram sobre a evolução das proteínas. Graças a esse trabalho, produziram-se novos combustíveis e novos produtos farmacêuticos. Leia o artigo original, em inglês, na revista Crop Biotech Update e saiba mais na Central Maine e no The Guardian.

Leia o artigo original, em inglês, na revista Crop Biotech Update e saiba mais na Central Maine e no The Guardian.  

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PBi | Melhoradores de plantas precisam-se

Créditos: Genetic Literacy Project

O melhoramento vegetal está em alta nas frentes industrial e académica. Mas para fazer face à crescente demanda por alimentos, o mundo precisa de mais investigadores a trabalhar nesta área.

Nos últimos anos, e mais recentemente em Portugal, as novas tecnologias de melhoramento vegetal saíram de ambientes exclusivos e confinados à investigação e à produção e começaram a entrar no ouvido da população em geral.

Embora subsistam muitas incertezas, dúvidas e confusões sobre as “mil e uma” novas técnicas utilizadas no melhoramento genético de plantas, a verdade é que os termos já são familiares para a maioria das pessoas, estando mesmo debaixo dos holofotes da comunicação social em alguns países.

No entanto, merecidas atenções deviam ser dadas igualmente ao melhoramento de plantas. É que antes da aplicação de qualquer dessas novas ferramentas – entre as quais a edição de genoma e, entre esta, o sistema CRISPR-Cas9 -, há que ter acesso a uma grande variedade de plantas de altíssima qualidade (ou seja, melhoradas).

O problema é que para as necessidades atuais e futuras de alimentos, existem poucos melhoradores de plantas. Essa é a convicção dos jovens investigadores latino americanos Patricio Muñoz e Marcio Resende. Patricio trabalha com mirtilos e Marcio com milho doce e em ambas as culturas os jovens investigadores em início de carreira implementam as abordagens mais modernas de melhoramento e seleção de genoma, com o objetivo de acelerar a produção de novas variedades. Como recém-formados, garantem que encontraram na área do melhoramento de plantas uma carreira promissora e gratificante.

AQUI, além da notícia original, em inglês, publicada na Genetic Literacy Project, poderão também ouvir um podcast com uma entrevista a Patrício Muñoz e Marcio Resende.
 
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Debate | O papel da ciência na produção e segurança alimentar

Crédito: Fundación Antama

A população mundial está a crescer, os recursos existentes são insuficientes e é preciso produzir alimentos de forma eficaz, segura e em quantidade. Qual é o papel que a ciência assume na produção e segurança alimentar e na atividade agrícola atual? Saiba AQUI as respostas, num debate que a TSF realizou sobre o tema a 24 de novembro, a pretexto do Dia Mundial da Ciência.

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