Explicado: O Prêmio Nobel de Química para tesouras para editar genes

Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna compartilham o prêmio de química do CRISPR, que permite aos cientistas ‘cortar e colar’ dentro de uma sequência genética. Isso tem uma variedade de usos potenciais, mas também levanta questões éticas.

Primeiro, os pesquisadores criam artificialmente um RNA guia, que ajuda a levar a tesoura genética ao local do genoma onde o corte será feito. Para editar um gene, eles projetam especialmente um pequeno modelo de DNA. Quando a célula reparar o corte, ela usará esse modelo de DNA. Isso muda o código do genoma. (Johan Jarnestad / A Real Academia Sueca de Ciências)

Sua simplicidade tem sido frequentemente comparada ao mecanismo ‘Cortar-Copiar-Colar’ em qualquer processador de texto (ou provavelmente, o igualmente comum mecanismo ‘Encontrar-Substituir’), enquanto seus usos podem potencialmente transformar seres humanos e todas as outras formas de vida. Pode potencialmente eliminar doenças genéticas e outras, multiplicar a produção agrícola, corrigir deformidades e até mesmo abrir as possibilidades mais contenciosas de produzir 'bebês projetados' e trazer a perfeição cosmética. Com efeito, tudo o que está relacionado com o funcionamento dos genes pode ser corrigido ou 'editado'.

A tecnologia CRISPR (abreviação de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) para edição de genes tem despertado uma enorme empolgação desde que foi desenvolvida no ano de 2012, tanto pela promessa que mantém na melhoria da qualidade de vida, e os perigos de seu uso indevido. Centenas de cientistas e laboratórios começaram a trabalhar na tecnologia para uma variedade de usos. Nos últimos oito anos, a tecnologia trouxe uma série de prêmios e homenagens para seus desenvolvedores. Na quarta-feira, tudo culminou com o Prêmio Nobel de Química para as duas mulheres que começaram tudo, Emmanuelle Charpentier, de 52 anos, da França, e a americana Jennifer Doudna, de 56 anos.

É possivelmente a única vez na história do Prêmio Nobel em que duas mulheres foram declaradas as únicas vencedoras.

A tecnologia

Editar ou modificar sequências de genes não é nenhuma novidade. Isso vem acontecendo há várias décadas, principalmente no campo da agricultura, onde várias culturas foram geneticamente modificadas para fornecer características particulares.

Mas o que o CRISPR fez foi tornar a edição de genes muito fácil e simples e, ao mesmo tempo, extremamente eficiente. E as possibilidades são quase infinitas, disse Debojyoti Chakraborty, que trabalha com essa tecnologia no CSIR-Institute of Genomics and Integrative Biology, de Nova Delhi.

Em essência, a tecnologia funciona de forma simples - ela localiza a área específica na sequência genética que foi diagnosticada como a causa do problema, corta-a e substitui-a por uma sequência nova e correta que não causa mais o problema. problema.

A tecnologia replica um mecanismo de defesa natural em algumas bactérias que usa um método semelhante para se proteger de ataques de vírus.

Uma molécula de RNA é programada para localizar a sequência problemática particular na fita de DNA, e uma proteína especial chamada Cas9, que agora é frequentemente descrita na literatura popular como 'tesoura genética', é usada para quebrar e remover a sequência problemática. Uma fita de DNA, quando quebrada, tem uma tendência natural de se reparar. Mas o mecanismo de auto-reparo pode levar ao recrescimento de uma sequência problemática. Os cientistas intervêm durante esse processo de autocorreção fornecendo a seqüência desejada de códigos genéticos, que substitui a seqüência original. É como cortar uma parte de um zíper longo em algum lugar no meio e substituí-la por um novo segmento.

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Como todo o processo é programável, ele tem uma eficiência notável, e já trouxe resultados quase milagrosos. Existem muitas doenças e distúrbios, incluindo algumas formas de câncer, que são causados ​​por uma mutação genética indesejada. Tudo isso pode ser consertado com esta tecnologia. Existem vastas aplicações em outros lugares também. Sequências genéticas de organismos causadores de doenças podem ser alteradas para torná-los ineficazes. Os genes das plantas podem ser editados para fazê-los resistir a pragas ou melhorar sua tolerância à seca ou temperatura.

Em termos de suas implicações, esta é possivelmente a descoberta mais significativa nas ciências da vida após a descoberta da estrutura de dupla hélice da molécula de DNA na década de 1950, disse Siddharth Tiwari do Instituto Nacional de Biotecnologia Agroalimentar com sede em Mohali. utilizando a tecnologia CRISPR em genes de bananeira.

Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, pela descoberta da tesoura genética CRISPR / Cas9, que pode ser usada para alterar o DNA de seres vivos.

Os vencedores

Charpentier e Doudna estavam trabalhando de forma independente quando se depararam com diferentes informações que mais tarde se juntaram para serem desenvolvidas nessa tecnologia. Charpentier, uma bióloga que trabalhava em um laboratório na Suécia, precisava da experiência de um bioquímico para processar as novas informações que obtivera sobre as sequências genéticas de uma bactéria em particular na qual estava trabalhando, chamada Streptococcus pyogenes.

Ela tinha ouvido falar do trabalho de Doudna na Universidade da Califórnia, Berkeley, e os dois se conheceram em uma conferência científica em Porto Rico em 2011, de acordo com um relato publicado no site do Prêmio Nobel. Chapentier propôs uma colaboração, com a qual Doudna concordou. Seus grupos de pesquisa, então, colaboraram a longa distância no ano seguinte. Em um ano, eles conseguiram lançar uma tecnologia revolucionária de edição de genes.

Vários outros cientistas e grupos de pesquisa também deram contribuições vitais no desenvolvimento dessa tecnologia. Alguém como Virginijus Siksnys, um bioquímico que trabalha na Universidade de Vilnius, na Lituânia, é amplamente reconhecido como um co-inventor dessa tecnologia. Na verdade, Siksnys compartilhou o Prêmio Kavli de Nanociência de 2018 com Doudna e Chapentier por esta tecnologia. Mas a contribuição seminal das duas mulheres é indiscutível. Sua conquista foi reconhecida por meio de vários prêmios de prestígio nos últimos anos, incluindo o Prêmio Revelação em Ciências da Vida em 2015 e o Prêmio Wolf em Medicina no início deste ano.

Tem havido alguns murmúrios na comunidade científica sobre o fato de o Nobel de Química ter sido concedido a biólogos. Mas, aparentemente, este não é um fenômeno novo. O papel central da química nas ciências da vida - a nível molecular, a biologia é essencialmente química - garantiu que um número crescente de prêmios Nobel tenha sido concedido recentemente por trabalhos no campo da bioquímica. Na verdade, um artigo de pesquisa publicado no início deste ano apontou essa mudança gradual na natureza do prêmio de Química. De acordo com a Chemistry World, uma revista de notícias publicada pela Royal Society of Chemistry, dos 189 cientistas premiados com o Nobel de Química até agora, 59 trabalharam na área de bioquímica. Isso era mais do que qualquer outro ramo da química.

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Preocupações éticas

Em novembro de 2018, um pesquisador chinês em Shenzen criou sensação internacional ao afirmar que alterou os genes de um embrião humano que acabou resultando no nascimento de meninas gêmeas. Este foi o primeiro caso documentado de 'bebês projetados' sendo produzidos usando as novas ferramentas de edição de genes, como o CRISPR, e levantou exatamente o tipo de preocupação ética de que cientistas como Doudna têm falado.

No caso dos gêmeos chineses, os genes foram editados para garantir que não sejam infectados pelo HIV, o vírus que causa a AIDS. Essa característica especial seria então herdada por suas gerações subsequentes também. As preocupações não eram sobre o motivo pelo qual a tecnologia era usada, mas sobre a ética de produzir bebês com características genéticas particulares. Os cientistas apontaram que o problema, neste caso, potencial infecção pelo vírus HIV, já contava com outras soluções e tratamentos alternativos. O que piorou as coisas foi que a edição de genes provavelmente foi feita sem qualquer permissão regulatória ou supervisão. Outros também apontaram que, embora a tecnologia CRISPR fosse incrivelmente precisa, ela não era 100 por cento precisa e é possível que alguns outros genes também possam ser alterados por engano.

A própria Doudna tem feito campanha para o desenvolvimento de regras e diretrizes internacionais para o uso da tecnologia CRISPR, e tem defendido uma pausa geral para esse tipo de aplicação até então.

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