Visualização de genes e proteínas interagindo. (ETH Zurique / Carlo Cosimo Campa)
Já vimos muitos usos diferentes para a edição de genes CRISPR - o corte preciso e colagem de genes específicos no DNA. Agora, os pesquisadores criaram uma melhoria no processo que pode permitir que dezenas ou até centenas de genes sejam editados simultaneamente.
De acordo com a equipe, isso poderia abrir todo tipo de novas possibilidades, permitindo aos cientistas reprogramar as células em maior escala e de maneiras mais sofisticadas: ao estudar doenças genéticas complicadas, por exemplo, ou ao tentar substituir células danificadas por células saudáveis.
Na maioria das vezes, as técnicas CRISPR modificam apenas um único gene de uma só vez, embora ocasionalmente até sete genes tenham sido editados juntos. De acordo com este último estudo, o novo método pode atingir 25 alvos dentro de genes simultaneamente.
"Nosso método nos permite, pela primeira vez, modificar sistematicamente redes de genes inteiras em uma única etapa", diz o bioquímico Randall Platt , da ETH Zurich, na Suíça. "Graças a essa nova ferramenta, nós e outros cientistas podemos agora alcançar o que só poderíamos sonhar em fazer no passado".
A chave para o novo sistema de múltiplos alvos é uma estrutura de RNA estabilizada em um plasmídeo , ou molécula de DNA circular, capaz de conter e processar moléculas adicionais de RNA. Essas moléculas de RNA atuam como rótulos de endereço para direcionar os locais dos genes, de forma que quanto mais o plasmídeo puder carregar, mais partes de uma célula os cientistas poderão atingir.
Assim como as moléculas de RNA, o plasmídeo carrega uma enzima Cas, que faz o trabalho real de ligação e corte. Cas9 é a enzima mais usada, mas aqui os cientistas mudaram para o Cas12a, uma enzima que anteriormente mostrava melhorar a precisão da edição CRISPR.
Em seus experimentos, os cientistas conseguiram inserir com sucesso seu novo plasmídeo em células humanas no laboratório.
Essas alterações no processo CRISPR padrão podem significar que os cientistas serão capazes de fazer uma edição genética mais ampla. Os genes e as proteínas dentro das células interagem de formas incrivelmente complexas, e às vezes apenas fazer um corte ou mudar de uma vez pode ser limitante.
Por exemplo, a nova técnica pode significar que a atividade de certos genes pode ser aumentada ao mesmo tempo em que a atividade de outros genes é reduzida - e todas essas operações podem ser programadas com maior precisão também.
Há um problema aqui, no entanto. Não sabemos exatamente quantas alterações podem ocorrer no organismo sendo editado. Como vimos no passado, pode haver mudanças secundárias inesperadas , e quanto mais genes você mudar, maior o risco.
"Sequências de repetições diretas e espaçadores contendo seqüências complementares [...] podem gerar estruturas complexas de RNA secundário afetando a maturação de RNAs CRISPR em células", escreveu a equipe em seu artigo .
"Consequentemente, regiões complementares no RNA pré-CRISPR devem ser consideradas para melhorar a maturação do RNA CRISPR. Trabalhos futuros que superem essas limitações abrirão inúmeras aplicações para engenharia de genoma altamente multiplexada."
Já vimos o CRISPR usado para cortar genes responsáveis por doenças e para matar superbactérias . Os cientistas dizem que há muito mais por vir , e agora eles têm um kit de ferramentas ainda mais versátil e abrangente à sua disposição.
"Nosso método fornece uma plataforma poderosa para investigar e orquestrar os sofisticados programas genéticos subjacentes a comportamentos celulares complexos" , escreve a equipe .
A pesquisa foi publicada na Nature Methods .
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