O sistema CRISPR é uma ferramenta poderosa para a engenharia genética, mas também tem as suas limitações. Agora, os cientistas descobriram quase 200 novos sistemas CRISPR no habitat nativo da bactéria e descobriram que alguns deles podem editar células humanas com mais precisão do que os sistemas existentes.

A ferramenta de edição genética CRISPR-Cas9 é um dos desenvolvimentos científicos mais importantes da última década, rendendo ao seu descobridor o Prêmio Nobel de Química. Os cientistas podem usá-lo para realizar edição eficiente de cortar e colar células humanas, potencialmente tratando uma ampla gama de doenças, bem como melhorando colheitas, controlando pragas e manipulando bactérias.

O sistema envolve um RNA guia que tem como alvo um segmento de DNA, como aquele causador de doença, e então usa uma enzima (geralmente Cas9) para cortar a sequência e substituí-la por algo mais benéfico. Mais recentemente, alternativas ao Cas9 foram desenvolvidas com propriedades adicionais, incluindo maior precisão ou maior escopo de edição.

Agora, a família tem potencial para ficar ainda maior. Pesquisadores do Broad Institute, do MIT e do National Institutes of Health (NIH) usaram um algoritmo para encontrar novos sistemas CRISPR. Na natureza, o CRISPR é uma ferramenta de autodefesa usada por bactérias, por isso a equipe investigou três bancos de dados de bactérias encontradas em ambientes tão diversos como lagos antárticos, vinícolas e saliva de cães. Nesse caso, a equipe configurou o algoritmo para procurar genes associados ao CRISPR.

Em poucas semanas, o sistema identificou milhares de sistemas CRISPR, incluindo 188 até então desconhecidos pela ciência. Em testes de laboratório, eles demonstraram uma série de capacidades que se enquadram em categorias conhecidas e totalmente novas.

Vários deles são sistemas CRISPR tipo I e suas sequências de RNA guia são mais longas que Cas9. Isso significa que eles podem ser direcionados com mais precisão, reduzindo o risco de edição fora do alvo – um dos principais problemas da edição genética CRISPR. Nos testes, descobriu-se que dois dos sistemas Tipo I são capazes de editar células humanas, e seu tamanho deve permitir que sejam entregues na mesma embalagem usada atualmente para CRISPR-Cas9.

Outro sistema do tipo I apresenta a chamada “atividade colateral”, que decompõe o ácido nucleico após a ligação ao alvo. Este mecanismo já foi utilizado em ferramentas de diagnóstico (como o SHERLOCK) para identificar doenças a partir de amostras com apenas uma molécula de DNA ou RNA.

A pesquisa também identificou um sistema tipo VII para RNA que poderia desbloquear uma série de novas ferramentas através da edição de RNA. Outros sistemas podem ser usados ​​para registrar o tempo de expressão de certos genes, ou como sensores de atividade celular.

Esta investigação não só expande enormemente o campo de possíveis ferramentas de edição genética, mas também mostra que a exploração de ecossistemas microbianos em ambientes crípticos pode trazer benefícios potenciais para os humanos.

Soumya Kannan, coautor do estudo, disse:"Alguns desses sistemas microbianos só foram encontrados na água de minas de carvão. Se não fosse pelo interesse de alguém, talvez nunca tivéssemos visto esses sistemas. Expandir a diversidade de amostragem é muito importante para continuar a expandir a diversidade que encontramos."

A pesquisa foi publicada na revista Science.