Os pesquisadores descobriram que desmontar o editor de genes usado na tecnologia CRISPR tradicional pode criar uma ferramenta mais precisa que pode ser ligada e desligada, com uma chance muito menor de causar mutações indesejadas no genoma. Eles dizem que sua nova ferramenta tem potencial para corrigir cerca de metade de todas as mutações causadoras de doenças.
CRISPR é um dos termos científicos que entrou no vocabulário cotidiano. Esta ferramenta de edição genética é sem dúvida uma das maiores descobertas do século XXI, revolucionando a investigação e o tratamento de doenças genéticas e não genéticas. Mas o principal risco associado à tecnologia CRISPR é a “edição fora do alvo”, que é a ocorrência de alterações inesperadas, desnecessárias ou mesmo adversas no genoma diferente do local alvo.
Agora, pesquisadores da Rice University desenvolveram uma nova ferramenta de edição genética baseada na tecnologia CRISPR que é mais precisa e reduz bastante a possibilidade de edição fora do alvo.
“Nossa equipe decidiu desenvolver uma versão melhorada da ferramenta de edição genética que pudesse ser ligada ou desligada conforme necessário, proporcionando segurança e precisão incomparáveis”, disse Hongzhi Zeng, o primeiro autor do estudo. "Tal ferramenta tem o potencial de corrigir quase metade das mutações pontuais causadoras de doenças em nosso genoma. No entanto, os editores atuais de base de adenina estão em um estado constantemente 'ligado', o que pode levar a alterações genômicas indesejadas enquanto fazem as correções desejadas no genoma do hospedeiro."
O DNA é composto de duas fitas conectadas que se enrolam para formar uma dupla hélice que lembra uma escada torcida. Os "degraus" da escada são compostos de pares de bases, que são duas bases de nucleotídeos complementares mantidas juntas por ligações de hidrogênio: pares de adenina (A) com timina (T) e pares de citosina (C) com guanina (G).
Mutações de pares de bases, também conhecidas como “mutações pontuais”, são responsáveis por milhares de doenças. O CRISPR tradicional usa um editor de base de adenina (ABE) ou um editor de base de citosina (CBE) para criar mutações pontuais no local desejado. Aqui, os pesquisadores usaram o ABE e o modificaram.
Eles separaram o ABE em duas proteínas separadas, que permaneceram inativas até que a molécula de sirolimus fosse adicionada. O sirolimus, também conhecido como rapamicina, é um medicamento com propriedades antitumorais e imunossupressoras utilizado para prevenir a rejeição em transplantes de órgãos e no tratamento de certos tipos de câncer.
“Quando esta pequena molécula é introduzida, dois segmentos inativos independentes do editor de base de adenina são colados e tornam-se ativos”, disse Zeng. “Quando o corpo metaboliza a rapamicina, estes dois fragmentos se separam, tornando o sistema inativo”.
Os pesquisadores descobriram que, além de permanecer ativo por um período de tempo mais curto do que o ABE original e intacto, sua nova ferramenta de edição genética dividida tinha outros benefícios.
“Em comparação com o editor [base] completo, nossa versão reduz as edições fora do alvo em mais de 70% e melhora a precisão das edições no alvo”, disse Zeng.
Eles testaram sua abordagem visando o gene PCSK9 em fígados de camundongos. O gene PCSK9 produz uma proteína que ajuda a regular os níveis de colesterol no sangue e, portanto, tem implicações terapêuticas para os seres humanos. Eles empacotaram o ABE dividido ativado por rapamicina em um vetor de vírus adeno-associado (AAV) e descobriram que ele poderia converter um único par de bases A●T no gene em um par de bases G●C. Esta conversão é particularmente útil porque as mutações do par de bases G●C para A●T são responsáveis por quase 50% das mutações de ponto único associadas a doenças genéticas humanas.
“Esperamos ver nossas ferramentas de edição de genoma dividido eventualmente serem aplicadas para resolver problemas relacionados à saúde humana com maior precisão”, disse Gao Xue, autor correspondente do estudo.
A pesquisa foi publicada na revista Nature Communications.