Edição de genoma antes de CRISPR: uma breve história

UC San Francisco (UCSF) Blocked Desbloquear Seguir Seguindo 23 de outubro de 2018

De Ariel Bleicher

Os cientistas começaram a procurar maneiras de editar genomas nos anos 60. Trabalhando em tubos de ensaio, pesquisadores da UCSF e Stanford bombardearam o DNA com várias combinações de widgets moleculares, todos emprestados de bactérias. Alguns desses widgets separam bases de DNA como foices em miniatura; outros os prendem juntos como cola.

Em 1972, depois de alguns anos de tentativa e erro – muitos dos quais ocorreram no laboratório da UCSF de Herbert Boyer, PhD, então professor assistente que iria co-fundar a gigante de biotecnologia Genentech – os pesquisadores acabaram conseguindo um receita para cortar e colar DNA. Pela primeira vez, foi possível misturar e combinar genes para criar seqüências híbridas – chamadas de DNA recombinante – que nunca existiram antes.

Você poderia, digamos, pegar um vírus como o HIV, deletar os genes que o tornam virulento e emendar um gene de uma célula humana. Você poderia, então, liberar cópias de seu vírus recombinante nas células de um paciente com uma cópia doente desse gene. Os vírus naturalmente inserem o novo gene no DNA das células, onde ele pode compensar seu gêmeo nativo e mutante e aliviar os sintomas da doença.

Este cenário é a base da terapia genética – imbuindo células com genes saudáveis para compensar os doentes. É uma abordagem promissora. Primeiramente experimentada em 1989, a terapia gênica progrediu aos trancos e barrancos, atormentada por contratempos inesperados – mais notavelmente a morte de um paciente em 1999. Esses primeiros reveses, entretanto, foram em grande parte resolvidos, e a "terapia gênica 2.0" está sendo testada agora. em centenas de ensaios clínicos nos EUA, incluindo vários nas clínicas da UCSF para tratar a doença falciforme, a beta-talassemia (uma doença rara do sangue), síndrome de imunodeficiência combinada grave (às vezes chamada de “doença do menino bolha”) e doença de Parkinson.

Ainda assim, a tecnologia tem suas desvantagens. É realmente mais um kit de remendos do que uma oficina de reparos, e um pouco imperfeito. Como a terapia genética adiciona um novo gene a um ponto imprevisível no genoma de uma célula, o destino do gene não é uma certeza. Os genes, afinal, não funcionam isoladamente. Eles estão em meio a vários segmentos de DNA chamados de DNA regulador, que dizem à célula como ler o código, muito parecido com anotações em partituras. Consequentemente, um gene de terapia – inserido aleatoriamente no genoma por um vírus – pode pousar perto do DNA regulador que o silencia, tornando-o inútil. Pior, pode perturbar um gene saudável ou ativar um gene que causa câncer.

No início dos anos 2000, os cientistas foram à procura de ferramentas que pudessem controlar melhor. Reunindo partes de proteínas naturais, descobriram que podiam sintetizar proteínas artificiais capazes de direcionar mutações em locais desejados em um genoma. Uma das criações mais capazes, chamada de nuclease do dedo de zinco (ZFN), já entrou em testes clínicos. O primeiro teste em um paciente humano foi conduzido por Paul Harmatz, MD, no Hospital Infantil da UCSF Benioff em Oakland – em parceria com a Sangamo Therapeutics, sediada em Richmond, Califórnia, em 2017.

As proteínas de engenharia, no entanto, não são uma tarefa pequena. Leva meses ou até anos para adaptar uma ZFN para atingir apenas uma das muitas milhares de mutações causadoras de doenças conhecidas. O processo é simplesmente muito demorado e dispendioso para ser de uso prático no tratamento da grande maioria das doenças genéticas.

Por quase uma década, os pesquisadores se esforçaram para encontrar uma maneira melhor – até que, em 2012, a CRISPR surgiu .