Edição de genoma | O que é o CRISPR?

crisprcrop2224567
Image: R&D Magazine

De vez em quando ouvimos notícias sobre a edição genética, mas o que é isso exatamente, em que consiste, para que serve e como funciona?

Com a edição de genoma, os cientistas podem fazer alterações precisas e permanentes nos quatros blocos moleculares do DNA dos seres vivos. Embora já existam vários métodos para realizar este procedimento, o mais discutido atualmente é o CRISPR / Cas9. Este vídeo de um episódio de Tech-x-planations explica como é que esta ferramenta funciona.

Siga o CiB no Twitter, no Facebook e no LinkedIn

Anúncios

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

crispr

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.

298fdb60-67fd-4d68-a5ae-5671779575ddfarming
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.

Siga o CiB no Twitter, no Facebook e no LinkedIn.

OGM | Sorgo com altos níveis de vitamina A ajuda a combater a cegueira infantil

Todos os anos, cerca de 250 milhões de crianças em todo o mundo perdem a visão devido à falta de vitamina A na sua alimentação. O problema afeta os países mais pobres, sobretudo em África e no sudeste asiático. Para resolver o problema na África Oriental, os investigadores em plantas estão a fazer modificação genética numa das culturas mais comuns na região, o sorgo, para lhe acrescentar nutrientes.   

A deficiência de vitamina A é a principal causa de cegueira infantil evitável e aumenta o risco de doenças e morte por infeções graves. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, são 250 milhões as crianças que ficam cegas, todos os anos, em todo o mundo, por falta desse nutriente.

A situação é tão grave que se tornou num problema de saúde pública em mais da metade dos países no mundo, especialmente em África e no Sudeste Asiático, tendo como principais vítimas as crianças e as mulheres grávidas mais pobres.

Mas no Quénia, os investigadores em plantas já estão a trabalhar para resolver o problema. Como? Através da modificação genética de uma cultura muito comum no país – o sorgo – com o objetivo de produzir sorgo com caraterísticas nutricionais mais elevadas, nomeadamente níveis mais altos de vitamina A, ferro e zinco do que as variedades convencionais.  

O melhoramento do sorgo no Quénia faz parte do projeto África Biofortified Sorghum (ABS), uma parceria público-privada estabelecida para combater a deficiência crónica de vitamina A em crianças, bem como melhorar os níveis de zinco e ferro. Se obtiver aprovação comercial, será o primeiro sorgo biotecnológico do mercado.  

Mais informação aqui  e aqui .

Siga o CiB no Twitter, Facebook e no Linkedin

Livro | Genética para todos

Chega esta semana às livrarias portuguesas o livro que retrata e explica, de uma forma que todos entendem, os avanços científicos desde a descodificação do genoma humano, em 2003, até aos nossos dias. Genética para Todos”(Gradiva) foi escrito pela geneticista Heloísa G. Santos e pelo jurista André Dias Pereira. Publicamos aqui um curto excerto.

“… A edição do genoma é uma nova técnica de manipulação programada do genoma, através do sistema CRISPR/Cas9, que pode ser utilizada em vários domínios da ciência, incluindo a terapia génica de doenças monogénicas. Em 2012, Jennifer Doudna e Emanuelle Charpentier, duas investigadoras da Universidade de Berkeley (Califórnia), verificaram e informaram a comunidade científica de que se podia utilizar em células eucariotas (com núcleo, como as nossas) um mecanismo imunológico identificado em bactérias pelo qual estas se tornam capazes de se libertar dos vírus quando estes se introduzem no seu genoma.

Este novo instrumento é constituído por uma enzima bacteriana (Cas9) que corta as duas cadeias da molécula de ADN como uma tesoura e por um segmento de ARN (CRISPR) que actua como guia, identificando o local onde é necessário que o genoma seja alterado e onde será colocada a nova sequência do ADN. O ARN é obtido através de firmas comerciais. A forma como esta cirurgia molecular é realizada (não utilizando um vírus como vector) torna-a menos arriscada do que as tentativas anteriores de manipulação do genoma… ”

Para estimular o interesse pela leitura, leia um longo excerto de Genética para Todos que o jornal Público, em jeito de pré-publicação, traz na sua edição de hoje.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal.

OGM | Culturas GM ajudam a conservar os solos

O Fundo Mundial para a Vida Selvagem diz que, nos últimos 150 anos, metade do solo mundial já desapareceu. A menos que os alimentos sejam produzidos de maneira diferente, a situação tende a piorar. A solução parece estar na agricultura de conservação que protege o solo, que consiste, entre outras práticas, na adoção de culturas geneticamente modificadas.

A riqueza das nações vem da fertilidade dos solos.  Um solo fértil é uma terra abundante em matéria orgânica com um minúsculo ecossistema, invisível aos nossos olhos por ser pequeno demais. No entanto, esse ecossistema retém e recicla os nutrientes que fertilizam as plantas que, por sua vez, nutrem a vida animal, incluindo a nossa.

Mas, o que é bom para as culturas é bom para as ervas daninhas e é aí que os problemas começam, porque as ervas daninhas competem por nutrientes com as culturas, roubando-lhes o alimento. Todos os anos, as ervas daninhas consomem nutrientes suficientes para alimentar mil milhões de pessoas em todo o mundo.  É claro que os agricultores têm que se livrar delas, já não através da lavragem da terra (que no passado era o método mais eficaz de destruição de ervas daninhas, mas caiu em desuso com a entrada nos campos de máquinas que fazem um pequeno buraco no chão e aí colocam uma semente), mas da adoção de uma agricultura de conservação e da utilização cada vez maior das culturas GM.

Antes do aparecimento da combinação de culturas GM [geneticamente modificadas] e herbicidas, há 20 anos, o agricultor tinha muitas vezes de escolher entre salvar as colheitas e os solos. De então para cá, graças a essa combinação, tornou-se mais fácil desenvolver uma agricultura de conservação que protege solos, permitindo ao agricultor adicionar herbicida (em menores quantidades do que antes) e matar as ervas daninhas sem prejudicar a colheita. Como bónus, as ervas daninhas são deixadas para trás, agindo como um cobertor que protege o solo dos efeitos erosivos da chuva.

A combinação de culturas GM e herbicidas teve, de facto, um efeito profundo na agricultura. Por um lado, os agricultores já não precisam de comprar combustível fóssil para tratores que lavram o solo; por outro, o solo não sofre erosão. Além disso, os produtos químicos atuais são muito menos tóxicos do que os do século passado e são usados ​​em menores quantidades. É uma vitória para os agricultores e para o meio ambiente.    

Saiba mais neste artigo, em inglês, publicado na revista norte-americana Medium e na plataforma GMO Answers, escrito por Wayne Parrott, mestre e doutor em Melhoramento e Genética de Plantas e  professor na Universidade da Geórgia, nos Estados Unidos, onde tem feito investigação sobre o desenvolvimento, utilização e segurança de culturas geneticamente modificadas e culturas produzidas com a aplicação de tecnologias de edição de genoma.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal.

2018 em revista | Segunda geração de OGM chegou e movimento anti transgénicos perdeu força

Créditos da imagem: Illinois Farm Bureau

No início de 2018, num artigo publicado na Genetic Literacy Project, o jornalista Marc Brazeou escreveu um conjunto de acontecimentos que esperava acontecerem nos Estados Unidos no decurso desse ano. O jornalista antevia que o movimento anti-OGM seria cada vez mais irrelevante, 2018 seria um marco para a segunda geração de culturas geneticamente modificadas, os novos substitutos de carne animal que dependem da biotecnologia para serem produzidos serão uma tendência.

Um ano depois, na mesma revista, Brazeou faz uma avaliação do que aconteceu em 2018 e conclui que as suas previsões estavam certas. Sobre o movimento anti-OGM, diz que enquanto na Europa o ativismo contra as culturas geneticamente modificadas continua em força – dando como exemplos terem conseguido fazer com que a edição de genoma fosse regulamentada da mesma forma que a engenharia genética recombinante -, nos Estados Unidos foram perdendo voz e influência sobre a opinião pública à medida que uma segunda geração de OGM começou a entrar no mercado.

Brazeou sublinha que não se refere ao CRISPR e outras tecnologias de edição genética, mas sim a “uma nova geração de alimentos transgénicos que, finalmente, está a ser comercializada”, como por exemplo salmão AquaAdvantage, maçã Artic Golden e beringela Bt. Mas não foi só nos Estados Unidos que novas culturas GM foram introduzidas. O salmão AquaAdvantage chegou também às mercearias do Canadá, a produção de Beringela Bt aumentou significativamente no Bangladesh em 2018 e na Costa Rica o abacaxi rosa Del Monte Fresh Produce começaram a aparecer na primavera (os abacaxis foram geneticamente modificados para produzir níveis mais baixos de enzimas que convertem o licopeno cor-de-rosa (material que dá ao tomate o vermelho e à melancia o rosa) ao beta-caroteno de pigmento amarelo.

Relativamente à ‘carne’ de plantas, Brazeou diz mesmo que a realidade superou as suas previsões. Como casos paradigmáticos aponta os nuguets de frango feitos à base de plantas, da Just Foods, e os hambúrgueres vegetarianos Impossible e Beyond, disponíveis em centenas de locais nos Estados Unidos e Canadá.

Leia o artigo integral sobre as previsões de Brazeou na revista Genetic Literacy Project.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal.  

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.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal

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.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal

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.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal

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.

Siga o CiB no Twitter @cibpt e no Facebook @cib.portugal