Edição do genoma|Mapa global da regulamentação e aplicação da tecnologia

rastreio global da edição do genoma

Partilhamos com os seguidores do CiB-Centro de Comunicação de Biotecnologia o importante documento “Human and Agriculture Gene Editing: Regulations and Index”, compilado pelo Genetic Literacy Project, onde encontram dados da situação global da tecnologia de edição do genoma.

É uma espécie de rastreio do que se fez e faz a nível de investigação, regulamentação e aplicação da tecnologia no mundo inteiro. Incluí ainda os artigos mais relevantes sobre o CRISPR e outras ferramentas desde 1987 até aos dias de hoje, entre outros itens fundamentais para perceber a importância e o funcionamento da edição do genoma em áreas tão cruciais como a saúde e a agricultura.

Sem dúvida, um documento muito interessante e esclarecedor.

https://crispr-gene-editing-regs-tracker.geneticliteracyproject.org/?mc_cid=823393fc09&mc_eid=867e279110

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NBTs | OGM e plantas editadas por CRISPR podem ajudar a evitar perdas nas colheitas no valor de 220 mil milhões de dólares anuais  

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A praga tardia é uma grande ameaça para a planta da batata. Crédito da imagem: Fry, Molecular Plant Pathology (2008) 

As doenças e as pragas são a maior ameaça para a agricultura. Causam custos económicos dramáticos e irrecuperáveis e colocam em risco a subsistência de agricultores em todo o mundo. Mas esse prejuízo pode ser minimizado substancialmente com a aplicação das Novas Técnicas de Melhoramento Genético de Plantas, como a edição do genoma (CRISPR) –  ou da já “velhinha” tecnologia dos OGM.

Segundo um artigo publicado no Genetic Literacy Project, assinado pelo economista Steven Cerier, “o CRISPR e os OGM podem ajudar a evitar perdas na produção agrícola no valor de 220 mil milhões de dólares, por ano”, graças ao seu poder de tornar as plantas resistentes a pragas e a doenças, o mal maior da agricultura.

Cerier aponta como exemplo de doença altamente destruidora a ferrugem. Causada por fungos, a devastou o Caribe e a América Central e Latina entre 2012 e 2015, resultando numa perda estimada em mil milhões de dólares. Também causado por um fungo, o oídio levou o estado norte-americano da Califórnia a gastar 239 milhões de dólares só na produção de uvas para o combater. E no Uganda, diz o autor, os prejuízos económicos anuais por causa da mirra da banana serão da ordem dos 200 milhões de dólares a 295 milhões de dólares.

A gravidade do problema já havia sido realçada pela Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação, que estimou que “a cada ano, as doenças de plantas custam à economia global cerca de 220 mil milhões de dólares.”

Felizmente, inovações tecnológicas na área da genética de plantas, como as Novas Técnicas de Melhoramento Genético (NBTs), em particular as ferramentas de edição do genoma (como, por exemplo, o CRISPR), estão a ganhar terreno no controlo das pragas e doenças que afetam as culturas. Também métodos de produção já estabelecidos, como a transgénese, usada para desenvolver culturas geneticamente modificadas (OGM), continuam a dar provas da sua capacidade na proteção das culturas contra pragas e doenças de um modo mais sustentável, garantindo mais rendimento para os agricultores.

Como salienta o autor, nos países em desenvolvimento, proteger as culturas com essas tecnologias pode ser a diferença entre uma colheita lucrativa e a fome. Saiba porquê no Genetic Literacy Project.

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Coronavírus | Sequenciamento de genes, CRISPR e biologia genética usados no combate ao surto

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Chineses fabricam o agente de deteção de ácido nucleico para o novo coronavírus na fábrica da Jiangsu Bioperfectus Technologies Co., Ltd. na cidade de Taizhou. Créditos: PA

Pela primeira vez na história do coronavírus, os investigadores estão a tentar combater o vírus com um conjunto de ferramentas que inclui a tecnologia de edição do genoma CRISPR e a biologia sintética.

O coronavírus não é uma novidade, já é conhecido há quase 60 anos, mas, por causar sintomas comuns como uma vulgar constipação, atraiu pouca atenção. Mas tudo mudou em 2003 quando o SARS-COV – uma estirpe mortal da família do coronavírus – alcançou 29 países e provocando a morte a quase 800 pessoas. De repente, um vírus anteriormente encontrado em animais conseguiu passar para seres humanos, matando quase 10% dos infetados. Seguiu-se, em 2012, o MERS-COV, que surgiu na Arábia Saudita, onde foi transmitido de camelos para humanos, e chegou a 27 países, registando uma taxa de mortalidade de 35% (858 mortas).

Em 2019, na cidade chinesa de Whuan, surgiram os primeiros casos de infeção pelo novo coronavírus que provoca uma doença chamada COVID 19, que já se estendeu a 97 países e matou quase quatro mil pessoas (até 9 de março de 2020).

Nenhum dos surtos anteriores do coronavírus resultou na descoberta de uma vacina. Mas a rápida disseminação da COVID 19 (veja o vídeo da Nature) ver um vídeo que explica tudo ) está a desencadear nos governos, nas indústrias e nos investigadores de todo o mundo uma batalha para melhorar a capacidade de diagnosticar, tratar e conter um vírus que já se tornou uma pandemia (veja o vídeo da The Verge).

Várias empresas de biotecnologia estão a fornecer kits e recursos para a deteção precoce e confiável do novo coronavírus. E a Mammoth Bioscience, uma startup sediada em São Francisco, já está a trabalhar num teste de deteção usando a tecnologia CRISPR. Também as empresas de tecnologia de DNA IDT e Genscript já estão a distribuir kits baseados em PCR para fins de deteção e investigação e as empresas chinesas BGI e Liferiver Biotech usam a mesma tecnologia de PCR para os kits que estão a fornecer às autoridades de saúde do seus países. [PCR é uma técnica de laboratório baseada no princípio da reação em cadeia da polimerase (PCR) para multiplicar ácidos nucleicos e quantificar o DNA ].

Na mesma linha de esforço, a empresa de biotecnologia franco-britânica Novacyt anunciou o lançamento de um kit de diagnóstico para uso clínico em meados de fevereiro. O kit também utilizará PCR quantitativo, desenvolvido pela empresa irmã Primerdesign. Com uma alta especificidade, permitirá reduzirá o tempo de análise para menos de duas horas.

Embora algumas terapias antivirais estejam a ser testadas e uma vacina experimental esteja pronta para testes em humanos, ainda não existe cura para o COVID 19. A única maneira de controlar e até eliminar efetivamente o surto é desenvolver uma vacina e, apesar da emergência, uma vacina pode demorar vários anos a estar disponível.

Leia aqui o artigo completo na GLP, assinado pelo investigador Kostas Vavitsas da Universidade de Atenas, Grécia.

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CRISPR | Tecnologia está a ser usada para tratar cegueira, curar cancro da mama e salvar bananas da extinção

CRISPR cegueira

Pela primeira vez, a tecnologia de edição do genoma CRISPR foi usada para editar o DNA dentro de um ser humano vivo. Os investigadores também utilizaram esta ferramenta de edição do genoma para acelerar o sequenciamento de DNA na esperança de personalizar os tratamentos contra o cancro da mama. Mais: com a ajuda da engenharia genética, a banana favorita do mundo pode ser salva da extinção. Está tudo explicado pelo geneticista de plantas norte americano Kevin Folta neste podcast da Science Facts & Fallacies,

 

Tratamentos mais precisos para o cancro da mama

Investigadores da Universidade de Medicina Johns Hopkins School, nos EUA, usaram o CRISPR para sequenciar rapidamente genes específicos envolvidos no desenvolvimento do cancro de mama, eliminando o processo de replicação do DNA normalmente necessário para o sequenciamento do genoma. O desenvolvimento poderia permitir a seleção de medicamentos personalizados que tratam a doença com base na composição genética de pacientes individuais.

Primeira edição de genes num corpo humano

A edição de genes produziu dezenas de tratamentos médicos importantes para doenças mortais, incluindo cancros como leucemia e linfoma . Normalmente, os médicos extraem células do sistema imunológico de um paciente, editam o seu DNA e voltam a introduzi-las no corpo da pessoa para atacar a doença. Agora, os cientistas deram um passo à frente nessa abordagem, injetando um vírus que leva as instruções para produzir o CRISPR-Cas9 diretamente no olho do paciente, onde se espera editar uma mutação  envolvida na amaurose congénita Leber, uma condição genética que causa cegueira.

Banana Cavendish pode ser salva da extinção

Devido a um fungo conhecido como Tropical Race 4 (TR-4), a banana Cavendish poderá desaparecer para sempre. O TR-4, que está a destruir as plantações de bananas na América do Sul, espalha-se rapidamente e é difícil de controlar com pesticidas, pelo que investigadores estão a trabalhar na imunização da banana cortando um segmento de DNA do seu genoma que a torna suscetível ao TR-4.

Leia o artigo completo no Genetic Literacy Project e ouça o podcast da Science Facts & Fallacies,

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Edição do genoma | CRISPR-Cas12b é a nova ferramenta CRISPR 3 em 1

CRISPR-Cas12b
Créditos: National Institutes of Healthn

A maior parte das pessoas que já ouviram falar em CRISPR pensa em CRISPR-Cas9. No entanto, investigadores da Universidade de Maryland, nos EUA, estabeleceram um novo sistema CRISPR para a edição do genoma de plantas. O CRISPR-Cas12b é versátil, personalizável e permite a edição, a ativação e a repressão eficaz de genes. Tudo, num único sistema.

Liderada por Yiping Qi, a equipa de investigadores da Universidade de Maryland, nos EUA, está constantemente a explorar novas ferramentas CRISPR mais eficazes, mais eficientes e mais sofisticadas para ajudar a controlar as doenças e pragas em diferentes culturas agrícolas e a mitigar os efeitos das alterações climáticas. Numa publicação na Nature Plants, estes investigadores estabeleceram, pela primeira vez, um novo sistema CRISPR para edição do genoma de plantas. Chama-se CRISPR-Cas12b e além de versátil e personalizável, é uma espécie de três em um: edita, ativa e reprime os genes. Tudo isto num único sistema.

Segundo Qi, esta é a primeira demonstração do CRISPR-Cas12b para edição do genoma de plantas focado não apenas na edição, mas também na ativação e repressão dos genes – este conjunto completo de métodos não está presente noutros sistemas CRISPR para aplicação em plantas como o CRISPR-Cas9 e o CRISPR-Cas12a.

Embora o CRISPR-Ca12a seja muito semelhante ao CRISPR-Cas12b, nunca demonstrou uma forte capacidade na ativação de genes em plantas. Já o CRISPR-Cas12b é mais eficiente na ativação de genes e permite locais de segmentação mais amplos para a repressão genética, tornando-o útil nos casos em que a expressão genética de uma característica precisa de ser ativada, desativada ou recusada. Esta capacidade confere ao CRISPR-Cas12b uma vantagem sobre o CRISPR-Cas12a, principalmente quando a ativação do gene é o objetivo. O CRISPR-Cas12b mantém aquilo que o CRISPR-Cas12a poderia fazer pelas plantas, incluindo a capacidade de personalizar cortes e a regulação de genes numa ampla gama de aplicações.

Qi e a sua equipa foram capazes de redirecionar o sistema CRISPR-Cas12b para a edição do genoma multiplexado, possibilitando o direcionar múltiplos genes em simultâneo numa única etapa.

Mais informações na Nature Plants e no comunicado de imprensa da Universidade de Maryland

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Edição de genomas|FDA aprova sementes de algodão comestíveis 

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São comestíveis , geneticamente modificadas e editadas por CRISPR. A nova variedade de sementes de algodão aprovada recentemente pela FDA-Food and Drug Administration tem um alto valor proteico e isso, acredita Kevin M. Folta, Professor do Departamento de Ciências Hortícolas da Universidade da Flórida, poderá contribuir significativamente para reduzir a desnutrição e a fome nos países em desenvolvimento.  

Segundo a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), aproximadamente 815 milhões das 7,6 mil milhões de pessoas no mundo são classificadas como cronicamente subnutridas e, destas, nove milhões morrem a cada ano devido a doenças relacionadas com a fome.

A situação é trágica, mas também é solucionável. Quem o diz é Kevin M. Folta, Professor do Departamento de Ciências Hortícolas da Universidade da Flórida, num artigo publicado recentemente na Genetic Literacy Project.

A solução mais recente para combater a desnutrição que grassa em muitos países em desenvolvimento é o algodão comestível, aprovado pela agência norte-americana FDA-Food and Drugs Administration.

Através da engenharia genética, os investigadores conseguiram remover da semente do algodão uma toxina prejudicial à saúde humana chamada gossipol, o que significa que, potencialmente, todas as sementes de algodão produzidas anualmente (cerca de 40 milhões de toneladas) podem ser transformadas numa fonte sustentável de proteína, um dos nutrientes mais importantes, mas disponíveis em quantidades manifestamente insuficientes, para as pessoas mais pobres.

Como é que os investigadores conseguiram esse feito? Tendo como alvo uma enzima necessária para a produção de gossipol, usaram uma técnica de silenciamento de genes chamada RNA interference (RNAi). E para diminuir o nível da enzima, criaram plantas de algodão geneticamente modificadas que suprimem o gene delta-Cadinene Synthase (dCS). Ao “desligar” este gene, que codifica as instruções para uma etapa inicial da síntese do gossipol, reduzir substancialmente a quantidade de gossipol produzido.

A ideia não é nova. Há muito tempo que os investigadores tentam produzir algodão com baixo teor de gossipol, mas a redução desse composto deixou as plantas vulneráveis ​​ao ataque de insetos. Uma equipa de investigadores da Universidade Texas A&M finalmente resolveu o problema, eliminando o gossipol apenas da semente. Este feito resultou na produção de uma planta que pode defender-se contra a invasão de insetos e produz uma semente não tóxica.

As sementes serão usadas para criar farinhas com um teor de proteína alto e de gossipol ultra baixo, para produção de rações para animais e  de alimentos para consumo humano. Para Kevin M. Folta, “tais produtos serão bem-vindos nos países em desenvolvimento”, onde as dietas à base de grãos e tubérculos geralmente contêm proteínas insuficientes.

Afirma o Professor do Departamento de Ciências Hortícolas da Universidade da Flórida: “Esst inovação, mais uma vez, ressalta a importância da engenharia genética no  aumento da produção sustentável de alimentos. Embora não possamos eliminar a fome da noite para o dia, o desenvolvimento e a libertação, no mercado, desta variedade inovadora de algodão ajudarão a combater muitos sofrimentos desnecessários em todo o mundo.“

Esta inovação foi aprovada pela Food and Drug Administration (FDA) em outubro de 2019.

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Leia o artigo original, em inglês, aqui.

Campanha | “Modified” comemora uso da biotecnologia na produção de alimentos

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Há vários dias que a campanha “Modified” anda nas ruas de São Francisco, nos EUA, a celebrar a aplicação de tecnologias inovadoras na produção de alimentos. A iniciativa é da Cornell Alliance for Science, que, através de uma carrinha colorida, quer que os alimentos geneticamente modificados passem a ser tema de conversa.

Tendo como meio uma carrinha às cores a circular nas ruas de São Francisco, no Estado norte-americano da Califórnia, a Cornell Alliance for Science lançou, no dia 1 de outubro, a campanha “Modified” (em português, modificado) para colocar na “boca” do mundo os OGM-Organismos Geneticamente Modificados. O objetivo é envolver os consumidores no tema, fazer com que conversem sobre alimentos GE e procurem saber mais sobre eles, tendo por base o conhecimento científico e não medos e mitos infundados.

Como explicou a diretora executiva da Alliance, Sara Evanega, “à medida que as novas ferramentas de biotecnologia sintética e de edição de genomas vão evoluindo, veremos chegar ao mercado mais produtos alimentares geneticamente modificados, em parte como resposta à necessidade de mitigar os impactos das alterações climáticas.”

Na carrinha “Modified”, as pessoas podem recolher informação científica sobre alimentos GM e também prová-los, porque, acredita Sara Evanega, “comer é acreditar”.

A carrinha começou a circular no primeiro dia da conferência SynBioBeta, que decorreu entre 1 e 3 de outubro, em São Francisco. Neste encontro, que reuniu centenas de investigadores em inovação e empresas tecnológicas para estarem a par dos mais recentes desenvolvimentos em áreas como a biologia sintética e a edição de genomas e as suas aplicações em alimentos, na agricultura, na medicina e na indústria, foram distribuídos dois alimentos GM: a maçã ártica resistente ao escurecimento depois de cortada e a papaia havaiana Rainbow resistente ao vírus.

“Ao combinar amostras de alimentos geneticamente modificados com conversas informadas, podemos ajudar os consumidores a perceber melhor a utilização da biotecnologia na alimentação e na agricultura”, acrescentou Sara Evanega, convicta que os consumidores muitas vezes desconhecem o papel que as variedades modificadas podem desempenhar para tornar a agricultura mais sustentável.

A redução da aplicação de pesticidas, do desperdício de alimentos e das emissões de carbono são apenas alguns dos benefícios dos produtos geneticamente modificados atualmente no mercado norte-americano.

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Evento | Cientista por uma noite

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Marie Curie, investigadora polaca com nacionalidade francesa, conduziu pesquisas pioneiras no ramo da radioatividade, tendo sido a primeira mulher a ser laureada com um Prémio Nobel e a primeira pessoa e única mulher a ganhar o prémio duas vezes.

Já escolheu as atividades em que vai participar amanhã, na Noite Europeia dos Investigadores? Serão horas muito especiais para quem é curioso e gosta de Ciência. Estão programadas diversas iniciativas em Braga, Porto, Coimbra, Monsaraz, Évora e Lisboa. O difícil é escolher.

Promovida pela Comissão Europeia desde 2005 com o objetivo de celebrar a ciência e de a aproximar dos cidadãos, a Noite Europeia dos Investigadores (NEI) enquadra-se nas Ações Marie Curie, ocorrendo em simultâneo em mais de 30 países e 300 cidades por toda a Europa. 

Em Portugal, o programa de atividades é vasto e abrange diversas áreas, como a física, química, matemática, biologia, ambiente, alimentação, astronomia e, claro está, a biotecnologia, entre outras. Mesmo que não resida em nenhuma das cidades onde a NEI, vale a pena fazer-se à estrada com a família e amigos. Para os adultos será uma experiência nova, para os mais novos será seguramente inesquecível.

Haverá workshops, concursos, palestras, exposições, tertúlias, performances, experiências e muita diversão. Só a título de exemplo, e no que toca à biotecnologia, irá realizar-se em Braga, no Altice Forum, entre as três da tarde e a meia-noite, uma palestra que tem como título uma pergunta: “O que será melhor, a evolução das espécies ou as alterações genéticas?”

Veja o programa das atividades em Portugal aqui. As entradas são gratuitas.

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Agricultura| A edição de genoma tim-tim por tim-tim 

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Créditos da imagem: ZazzIRT/Science Picture Co/Getty/ Jackson Ryan

Segundo um documento elaborado pelo Conselho de Ciência e Tecnologia Agrícola dos Estados Unidos, a edição de genoma pode aumentar substancialmente os impactos positivos da criação de plantas e de animais no bem-estar humano e na sustentabilidade alimentar e ambiental.

No documento “Genome Editing in Agriculture: Methods, Applications and Governance”, o Conselho de Ciência e Tecnologia Agrícola dos Estados Unidos esclarece como a edição de genoma pode contribuir para o desenvolvimento exponencial da agricultura e de que modo influencia as práticas agrícolas.

O texto não é novo, mas permanece atual, explicando muito claramente o que é a edição de genoma, como se realiza, que tipos de edição se podem fazer, o que distingue esta tecnologia da reprodução convencional e de outros métodos de modificação genética.

Leia o documento integral aqui.

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Edição de genoma | Investigadores dizem que Europa tem de mudar de atitude

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A aplicação da biotecnologia na agricultura pode ser uma opção viável para aliviar a escassez que se tem vindo a registar na produção de alimentos em certas regiões do mundo, como resultado das alterações climáticas. Além de permitir uma redução do uso de pesticidas, pode tornar as culturas mais resilientes e férteis. E não serão só os agricultores que ficam a ganhar, seremos todos nós, como garante uma equipa de investigadores da Universidade de Göttingen, na Alemanha.

Num artigo publicado na revista Science, uma equipa internacional de investigadores da Universidade alemã de Göttingen defendeu que a Europa deve tomar uma posição progressista sobre as novas tecnologias de melhoramento de plantas (NPBTs), especialmente a edição de genoma, e criticam a legislação rígida que regulamenta e limita a aplicação dessas práticas.
“As culturas agrícolas submetidas à editação de genoma com mutações pontuais simples não contêm DNA estranho. Os riscos ambientais destas culturas não são de forma alguma diferentes das culturas produzidas de modo convencional”, explica o investigador do Departamento de Economia Agrícola e Desenvolvimento Rural da Universidade de Göttingen, Matin Qaim. “As posições negativas em relação aos OGM (Organismos Geneticamente Modificados) estão profundamente enraizadas na Europa, mas é importante esclarecer que as culturas editadas pelo genoma com mutações pontuais não contêm genes estranhos e são tão seguras quanto as culturas convencionais”, ressalta Matin Qaim.

De lembrar que em julho de 2018, o Tribunal de Justiça Europeu emitiu uma decisão no sentido de regulamentar as culturas editadas pelo genoma da mesma forma que os OGMs, o que limita bastante a aplicação das práticas biotecnológicas emergentes no melhoramento das culturas.

Os investigadores observam que as novas ferramentas atualmente à disposição dos melhoradores de plantas estão a expandir-se rapidamente e de várias maneiras e que a Europa não está a aproveitar os seus benefícios ao aprovar legislação que limita a aplicação de práticas de melhoramento agrícola.

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Ao tornar as culturas mais resistentes a pragas e doenças, a edição de genoma reduz substancialmente a necessidade de aplicação de agro-químicos

Qaim e a sua equipa entendem que a Europa, ao regulamentar as práticas, devia distinguir uma (edição de genoma) da outra (modificação genética de organismos), uma vez que na edição de genoma nunca ocorreria o que foi dito das culturas geneticamente modificadas: que estariam contaminados por genes estranhos. “Nunca ocorreria, porque a edição genética altera ou “desliga” certas sequências de DNA de uma forma tão precisa que permite que a planta se torne mais resistente a pragas e doenças e mais tolerante à seca e ao calor, não havendo necessidade de introduzir genes estranhos ao organismo”, esclarece M. Qaim.

De resto, os investigadores enfatizam que é justamente a ausência de transgenes em culturas editadas pelo genoma que poderia acelerar a inovação das aplicações agrícolas, aumentar a concorrência na indústria de sementes e tornar as sementes melhoradas mais acessíveis aos países em desenvolvimento.

China, Índia, Paquistão, Bangladesh e África do Sul estão entre as poucas economias emergentes que estão a explorar o potencial das culturas geneticamente modificadas no aumento da produtividade agrícola.

Leia na Science o artigo original.

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