Aprimoramento da técnica CRISPR pode tornar a edição de genoma melhor e mais segura

A técnica CRISPR de edição do genoma, que tem revolucionado a biologia, recebeu um grande aprimoramento. Uma nova variante, chamada prime editing, que seria uma “edição avançada”, deve ser ainda melhor na correção de mutações causadoras de doenças, que são desafiadoras para corrigir com eficiência e sem excesso de subprodutos.

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Essa abordagem, desenvolvida por Andrew Anzalone no Broad Institute, em Massachusetts, permite adicionar ou excluir sequências curtas de DNA ou trocar uma letra de DNA por outra, com menos efeitos colaterais¹ indesejados.

A técnica se aproxima da forma ideal de edição do genoma, que funcionaria como o comando "localizar e substituir" em um aplicativo de edição de textos. O uso do CRISPR cresceu rapidamente desde que foi criado em 2012, porque tornou a parte “localizar” muito mais barata e fácil.

O CRISPR explora uma proteína chamada Cas9, que se conecta a um pedaço de RNA guia (do inglês prime editing guide RNA ou pegRNA) e procura sequências de DNA correspondentes no genoma de uma célula². Como é fácil criar RNAs personalizados, a Cas9 pode ser programada para encontrar qualquer sequência desejada.

A parte "substituir" é mais problemática. A Cas9 geralmente é usada apenas para introduzir mutações que podem desativar um gene, cortando o DNA da célula². Se um pedaço extra de DNA é adicionado ao mesmo tempo, às vezes é inserido no local do corte, mas isso normalmente funciona em menos de uma em cada 10 células³.

É por isso que muitos biólogos estão tentando melhorar o CRISPR. Anzalone e seus colegas alteraram a proteína Cas9 e a fundiram com outra para fazê-la funcionar de uma maneira diferente.

A estrutura de fita dupla do DNA ajuda as células³ a reparar algumas formas de dano: como as duas fitas são complementares, às vezes a célula² pode corrigir um erro em uma referenciando a outra. Mas a Cas9 corta os dois fios, o que significa que a célula² geralmente comete erros durante os reparos, introduzindo mutações que podem desativar um gene.

A proteína híbrida⁴ de Anzalone é programada com um segmento extra adicionado ao RNA guia, que adiciona uma única fita de DNA ao local de destino. A proteína corta a fita oposta, levando a célula² a reparar o DNA usando a fita adicionada como modelo.

Com efeito, Anzalone tornou o CRISPR totalmente programável. A sequência do RNA guia determina o local de uma edição e a alteração a ser feita.

A equipe já usou o novo método para corrigir mutações em células³ humanas. "O que observamos foi notável", diz o líder da equipe David Liu, cuja abordagem de "edição de base" inspirou Anzalone. Há menos edições fora do alvo, diz ele, porque a edição agora envolve três etapas, ao invés de apenas uma.

O estudo publicado na revista Nature descreve a realização de mais de 175 edições em células³ humanas, incluindo inserções direcionadas, deleções e todos os 12 tipos de mutação⁵ pontual sem exigir quebras de fita dupla ou modelos de DNA de doadores.

A “edição avançada” foi aplicada em células³ humanas para corrigir com eficiência e com poucos subprodutos as principais causas genéticas da doença falciforme (exigindo uma transversão no gene HBB) e da doença de Tay-Sachs (exigindo uma exclusão no gene HEXA), para instalar uma transversão protetora no gene PRNP e inserir várias tags (sequências curtas de DNA complementar usadas como etiquetas para identificar um novo cDNA) e epítopos precisamente nos locais de destino.

O estudo concluiu que a “edição avançada” expande substancialmente o escopo e as capacidades da edição de genoma e, em princípio, pode corrigir cerca de 89% das variantes genéticas humanas patogênicas conhecidas.

A limitação é que apenas sequências curtas podem ser alteradas – a maior adição até agora foi de 44 letras de DNA e a maior exclusão foi de 80.

Fontes:
Nature, publicação em 21 de outubro de 2019
New Scientist, artigo de 21 de outubro de 2019