Já se foi o tempo em que editar genes humanos era arriscado e perigoso. Um novo método chamado PRINT oferece incrível precisão e segurança, tornando-se um avanço no tratamento de doenças genéticas. A técnica foi desenvolvida por pesquisadores da UC Berkeley, liderados pela professora Kathleen Collins.
A técnica de edição genética baseada em RNA é um salto gigantesco na tecnologia médica, permitindo-nos atingir áreas específicas do nosso DNA com incrível precisão.
Evolução da terapia genética
Durante anos, os cientistas têm trabalhado em formas de fornecer genes “bons” para corrigir os “maus” em pessoas com doenças como distúrbios genéticos, alguns tipos de cancro e até infeções.
No início, os especialistas usavam vírus para transportar os genes, mas havia riscos como reações alérgicas e até câncer. Então, surgiu uma ferramenta chamada CRISPR-Cas9, permitindo-lhes editar genes com mais precisão. Mas ainda poderia fazer mudanças inesperadas e danificar o DNA.
A nova ferramenta visa contornar os desafios existentes. “Uma abordagem baseada em CRISPR-Cas9 pode fixar um nucleotídeo mutante ou inserir um pequeno pedaço de DNA – fixação de sequência. Ou você pode simplesmente eliminar uma função genética por mutagênese específica do local”, disse o professor Collins.
“Não estamos eliminando uma função genética. Não estamos corrigindo uma mutação genética endógena. Estamos adotando uma abordagem complementar, que consiste em colocar no genoma um gene expresso de forma autônoma que produza uma proteína ativa – para adicionar de volta um gene funcional como uma forma de contornar o déficit.”
“É a suplementação de transgenes em vez da reversão de mutações. Para corrigir doenças com perda de função que surgem de uma panóplia de mutações individuais do mesmo gene, isso é ótimo.”
Funcionamento de PRINT
Em vez de inserir os genes aleatoriamente, como os métodos mais antigos, o PRINT é uma técnica que utiliza elementos especiais encontrados no DNA das aves, chamados “retrotransposons”. A técnica de edição genética funciona em três fases.
Entrega
Primeiro, pequenos pacotes contendo duas mensagens de RNA são entregues nas células. Uma mensagem diz à célula para construir um retrotransposon chamado R2, agindo como uma chave especial.
A outra mensagem traz o projeto para o gene novo e útil. Este projeto inclui o próprio gene e instruções para usá-lo (elementos reguladores).
Integração
A proteína R2, a chave, reconhece e se liga a locais específicos de “porto seguro” no DNA. Estas são áreas com múltiplas cópias, portanto alterar uma delas não prejudicará a célula.
R2 atua como uma pequena tesoura, cortando cuidadosamente o DNA no local do porto seguro. Usando o modelo como guia, o R2 integra o novo gene “bom” no espaço aberto que criou.
Ativação
Os elementos reguladores do modelo dizem à célula como usar o novo gene. Eles agem como interruptores, ligando o gene e instruindo a célula a começar a produzir a proteína desejada.
O corpo produz agora a proteína codificada pelo novo gene “bom”, potencialmente abordando a doença ou condição.
A seleção de R2
Os cientistas procuravam uma maneira de inserir novos genes com segurança e precisão em células humanas para terapia genética. A ideia inicial, de utilizar um tipo diferente de elemento genético denominado LINE-1, parecia promissora, mas revelou-se demasiado complexa e difícil de controlar.
Felizmente, pesquisas anteriores mostraram que genes inseridos em regiões específicas do genoma chamadas “genes de RNA ribossômico” (rDNA) funcionavam normalmente. Estas regiões são repetitivas e abundantes, tornando-as um alvo atraente para edição de genes.
Os cientistas concentraram-se num elemento chamado R2, que se insere naturalmente no rDNA de outros animais, mas não dos humanos. Eles testaram o R2 de várias criaturas, como insetos, pássaros e até caranguejos-ferradura, em busca da melhor versão para células humanas.
“Depois de perseguir dezenas deles, os verdadeiros vencedores foram os pássaros”, disse o professor Collins, especificamente os tentilhões-zebra e os pardais de garganta branca. Este R2 era altamente específico para o rDNA humano e poderia inserir pedaços maiores de DNA. Curiosamente, esta especificidade provavelmente se originou de um antigo “ancestral” do R2 que existia em mamíferos, mas foi posteriormente perdido.
Resultados bem sucedidos
Experimentos confirmaram que o R2 derivado de aves funcionou bem. Os cientistas criaram uma mensagem e entregaram-na às células humanas, instruindo-as a produzir tanto o R2 como o novo gene desejado. Muitas células incorporaram com sucesso o novo gene em seu rDNA e tudo continuou a funcionar normalmente.
Esta seleção cuidadosa de R2, baseada tanto no conhecimento científico quanto em experimentos, é fundamental para a técnica inovadora PRINT. Ao aproveitar as habilidades únicas do R2, a equipe da UC Berkeley desenvolveu uma abordagem de terapia genética precisa, segura e amplamente aplicável, abrindo novas portas na medicina genética.
Técnica promissora
PRINT oferece uma nova maneira de entregar genes inteiros diretamente no corpo, potencialmente tratando mais doenças genéticas do que nunca. Doenças causadas por genes ausentes ou defeituosos, como fibrose cística e hemofilia, poderiam ser corrigidas adicionando-se de volta a peça que faltava.
Embora o CRISPR-Cas9 seja eficiente na edição de genes, ele tem dificuldade em adicionar grandes pedaços. O PRINT preenche essa lacuna, permitindo que os cientistas adicionem novos genes e trabalhem ainda melhor com o CRISPR.
O PRINT funciona visando pontos específicos no genoma, evitando qualquer interrupção em genes importantes ou potencialmente causando câncer. Esta é uma grande melhoria em relação aos métodos mais antigos que podem ter efeitos colaterais graves.
Ao contrário de outras terapias genéticas, o PRINT não precisa ser personalizado para cada paciente, tornando mais simples e rápido o desenvolvimento de tratamentos para muitas pessoas. Isso poderia economizar tempo, dinheiro e trazer alívio para mais pacientes mais cedo.
Pesquisa futura
A tecnologia PRINT possui um imenso potencial para o tratamento de doenças a nível genético, mas várias áreas-chave precisam de ser mais exploradas para desbloquear todo o seu potencial.
Em primeiro lugar, uma compreensão mais profunda de como os genes se integram no ADN após o parto é crucial para prevenir alterações indesejadas e garantir a integridade dos genes. Além disso, otimizar a técnica para genes mais longos, que atualmente representam um desafio, exige encontrar maneiras de entregá-los intactos e funcionais.
Minimizar as reações celulares aos componentes de RNA introduzidos também é essencial para uma aceitação mais ampla e melhor eficiência de integração. Compreender quanto tempo estes genes entregues permanecem activos em diferentes contextos de doenças é vital para avaliar a eficácia e segurança a longo prazo das terapias baseadas em PRINT.
Além disso, expandir a eficácia do PRINT para além das células que se dividem rapidamente é uma promessa para novos caminhos de tratamento. O refinamento das proteínas envolvidas no processo, aproveitando a engenharia de proteínas, poderia aumentar significativamente a sua eficiência geral.
Finalmente, obter uma compreensão mais profunda da molécula-chave, EN, permitirá otimizações precisas e ampliará a aplicabilidade da tecnologia PRINT.
Esperança na medicina de precisão
Tais avanços na tecnologia de edição genética são imensamente promissores para revolucionar o tratamento de doenças genéticas. A sua capacidade vai além da simples introdução de novos genes – eles oferecem uma precisão incomparável ao fazê-lo.
Isto abre a porta para a concepção de tratamentos que visem a causa molecular fundamental da doença, em vez de apenas controlar os sintomas.
Leia mais sobre o estudo na revista Nature Biotechnology.
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