Edição do Genoma

O que é Edição do genoma?

A edição do genoma é um método que permite aos cientistas alterar o DNA de muitos organismos, incluindo plantas, bactérias e animais.

A edição do genoma é o uso de técnicas biotecnológicas para fazer alterações em sequências de DNA específicas no genoma de um organismo vivo

A edição do DNA pode levar a mudanças nas características físicas, como cor dos olhos e risco de doenças.

A edição do genoma é uma forma de fazer alterações específicas no DNA de uma célula ou organismo.

Uma enzima corta o DNA em uma sequência específica e, quando isso é reparado pela célula, uma mudança ou “edição” é feita na sequência.

As tecnologias de edição de genoma permitem que os cientistas façam mudanças no DNA, levando a mudanças nas características físicas, como a cor dos olhos e o risco de doenças.

Os cientistas usam diferentes tecnologias para fazer isso. Essas tecnologias agem como uma tesoura, cortando o DNA em um ponto específico. Em seguida, os cientistas podem remover, adicionar ou substituir o DNA onde foi cortado.

As primeiras tecnologias de edição de genoma foram desenvolvidas no final do século XX.

Mais recentemente, uma nova ferramenta de edição de genoma chamada CRISPR (Agrupadas repetições palíndrômicas curtas com espaçamento regular), inventada em 2009, tornou mais fácil do que nunca editar DNA.

CRISPR (Agrupadas repetições palíndrômicas curtas com espaçamento regular) é mais simples, rápido, barato e preciso do que os métodos de edição de genoma mais antigos.

Muitos cientistas que realizam a edição do genoma agora usam o CRISPR.

O que são edição de genoma e CRISPR-Cas9?

Edição do genoma

A edição de genoma (também chamada de edição de genes) é um grupo de tecnologias que dá aos cientistas a capacidade de alterar o DNA de um organismo.

Essas tecnologias permitem que o material genético seja adicionado, removido ou alterado em locais específicos do genoma. Várias abordagens para a edição do genoma foram desenvolvidas.

Uma recente é conhecida como CRISPR-Cas9, que é a abreviatura de repetições palíndrômicas curtas agrupadas regularmente intercaladas e proteína 9 associada a CRISPR.

O sistema CRISPR-Cas9 gerou muito entusiasmo na comunidade científica porque é mais rápido, mais barato e mais preciso e mais eficiente do que outros métodos de edição de genoma existentes.

CRISPR-Cas9 foi adaptado de um sistema de edição de genoma que ocorre naturalmente em bactérias.

As bactérias capturam fragmentos de DNA de vírus invasores e os usam para criar segmentos de DNA conhecidos como matrizes CRISPR. Os arranjos CRISPR permitem que a bactéria “lembre-se” dos vírus (ou de outros relacionados). Se o vírus atacar novamente, a bactéria produzirá segmentos de RNA dos arranjos CRISPR para atingir o DNA do vírus. A bactéria então usa Cas9 ou uma enzima semelhante para cortar o DNA, o que desativa o vírus.

O sistema CRISPR-Cas9 funciona de maneira semelhante no laboratório. Os pesquisadores criam um pequeno pedaço de RNA com uma curta sequência “guia” que se liga (liga) a uma sequência alvo específica de DNA em um genoma. O RNA também se liga à enzima Cas9. Como nas bactérias, o RNA modificado é usado para reconhecer a sequência de DNA e a enzima Cas9 corta o DNA no local alvo. Embora Cas9 seja a enzima usada com mais frequência, outras enzimas (por exemplo, Cpf1) também podem ser usadas. Depois que o DNA é cortado, os pesquisadores usam o próprio mecanismo de reparo do DNA da célula para adicionar ou excluir pedaços de material genético ou para fazer alterações no DNA, substituindo um segmento existente por uma sequência de DNA personalizada.

A edição do genoma é de grande interesse na prevenção e tratamento de doenças humanas.

Atualmente, a maioria das pesquisas sobre edição de genoma é feita para entender doenças usando células e modelos animais.

Os cientistas ainda estão trabalhando para determinar se essa abordagem é segura e eficaz para uso em pessoas. Ele está sendo explorado na pesquisa de uma ampla variedade de doenças, incluindo distúrbios de um único gene, como fibrose cística, hemofilia e doença falciforme. Ele também é uma promessa para o tratamento e prevenção de doenças mais complexas, como câncer, doenças cardíacas, doenças mentais e infecção pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV).

As preocupações éticas surgem quando a edição do genoma, usando tecnologias como CRISPR-Cas9, é usada para alterar genomas humanos.

A maioria das mudanças introduzidas com a edição do genoma são limitadas às células somáticas, que são células diferentes de óvulos e espermatozoides.

Essas mudanças afetam apenas alguns tecidos e não são passadas de uma geração para a outra. No entanto, as alterações feitas nos genes dos óvulos ou espermatozoides (células da linha germinativa) ou nos genes de um embrião podem ser passadas para as gerações futuras. A edição da célula germinativa e do genoma do embrião traz uma série de desafios éticos, incluindo se seria permitido usar essa tecnologia para melhorar as características humanas normais (como altura ou inteligência). Com base em preocupações sobre ética e segurança, a edição de células germinativas e do genoma do embrião é atualmente ilegal em muitos países.

Edição do genoma – Genes

Edição do genoma

Tesouras de genes, bisturi molecular – esses termos descritivos têm a intenção de transmitir o que o novo método de edição de genes com o nome bastante complicado de CRISPR/Cas9 pode fazer.

Como eles sugerem, o sistema, que, em sua forma natural, consiste em duas moléculas de RNA e uma molécula de proteína, pode clivar a molécula hereditária de DNA.

Além disso, pode fazer isso com precisão cirúrgica em um local específico do genoma. Isso permite aos pesquisadores desligar genes ou inserir novas sequências no local de corte.

Como resultado, o DNA pode ser modificado muito mais rápido e facilmente do que era possível usando métodos anteriores de edição de genes. Embora o sistema pareça basicamente simples, vários fatores devem ser coordenados com extrema precisão para que a tesoura genética seja capaz de funcionar com tal precisão.

Por esse motivo, mesmo após dezenaa de anos de pesquisas, o funcionamento do CRISPR/Cas9 ainda não é totalmente compreendido.

Edição de genes – Genética

Edição de genes, a capacidade de fazer mudanças altamente específicas na sequência de DNA de um organismo vivo, essencialmente personalizando sua composição genética.

A edição de genes é realizada usando enzimas, particularmente nucleases que foram projetadas para atingir uma sequência de DNA específica, onde introduzem cortes nas fitas de DNA, permitindo a remoção do DNA existente e a inserção de DNA de substituição. A chave entre as tecnologias de edição de genes é uma ferramenta molecular conhecida como CRISPR-Cas9, uma tecnologia poderosa descoberta em 2012 pela cientista americana Jennifer Doudna, a cientista francesa Emmanuelle Charpentier e colegas e refinada pelo cientista americano Feng Zhang e colegas. O CRISPR-Cas9 funcionou com precisão, permitindo aos pesquisadores remover e inserir DNA nos locais desejados.

O salto significativo nas ferramentas de edição de genes trouxe uma nova urgência às discussões de longa data sobre as implicações éticas e sociais que cercam a engenharia genética dos humanos. Muitas questões, como se a engenharia genética deveria ser usada para tratar doenças humanas ou para alterar características como beleza ou inteligência, foram feitas de uma forma ou de outra por décadas.

Com a introdução de tecnologias fáceis e eficientes de edição de genes, particularmente o CRISPR-Cas9, no entanto, essas questões deixaram de ser teóricas e as respostas a elas passaram a ter impactos muito reais na medicina e na sociedade.

A edição do genoma pode ser usada:

Para pesquisa: a edição do genoma pode ser usada para alterar o DNA em células ou organismos para entender sua biologia e como funcionam.
Para tratar doenças: A edição do genoma tem sido usada para modificar células do sangue humano que são colocadas de volta no corpo para tratar doenças, incluindo leucemia e AIDS. Também poderia ser potencialmente usado para tratar outras infecções. E doenças genéticas simples (como distrofia muscular e a hemofilia).
Para biotecnologia: a edição do genoma tem sido usada na agricultura para modificar geneticamente as plantações para melhorar seus rendimentos e resistência a doenças e secas, bem como para modificar geneticamente o gado que não tem chifres.

O que é “CRISPR”?

Edição do genoma – CRISPR

“CRISPR” (pronuncia-se “crisper”) significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ((Agrupadas repetições palíndrômicas curtas com espaçamento regular)), que são a marca registrada de um sistema de defesa bacteriana que forma a base para a tecnologia de edição do genoma CRISPR-Cas9.

No campo da engenharia do genoma, o termo “CRISPR” ou “CRISPR-Cas9” é frequentemente usado vagamente para se referir aos vários sistemas CRISPR-Cas9 e -CPF1, (e outros) que podem ser programados para direcionar trechos específicos do código genético e editar DNA em locais precisos, bem como para outros fins, como para novas ferramentas de diagnóstico.

Com esses sistemas, os pesquisadores podem modificar permanentemente genes em células e organismos vivos e, no futuro, tornar possível corrigir mutações em locais precisos do genoma humano para tratar as causas genéticas das doenças.

Outros sistemas estão agora disponíveis, como o CRISPR-Cas13, que o RNA alvo fornece caminhos alternativos para uso e com características únicas que foram aproveitadas para ferramentas de diagnóstico sensíveis, como Sherlock.

Como é que o sistema funciona?

As sequências “espaçadoras” CRISPR são transcritas em sequências curtas de RNA (“RNAs CRISPR” ou “crRNAs”) capazes de guiar o sistema para sequências correspondentes de DNA.

Quando o DNA alvo é encontrado, Cas9 – uma das enzimas produzidas pelo sistema CRISPR – se liga ao DNA e o corta, desligando o gene alvo. Usando versões modificadas do Cas9, os pesquisadores podem ativar a expressão do gene em vez de cortar o DNA. Essas técnicas permitem aos pesquisadores estudar a função do gene.

A pesquisa também sugere que o CRISPR-Cas9 pode ser usado para direcionar e modificar “erros de digitação” na sequência de três bilhões de letras do genoma humano em um esforço para tratar doenças genéticas.

Como o CRISPR-Cas9 se compara a outras ferramentas de edição de genoma?

CRISPR-Cas9 está provando ser uma alternativa eficiente e personalizável para outras ferramentas de edição de genoma existentes. Uma vez que o próprio sistema CRISPR-Cas9 é capaz de cortar fitas de DNA, os CRISPRs não precisam ser emparelhados com enzimas de clivagem separadas, como fazem outras ferramentas. Eles também podem ser facilmente combinados com sequências de RNA “guia” (gRNA) feitas sob medida, projetadas para conduzi-los aos seus alvos de DNA.

Dezenas de milhares de tais sequências de gRNA já foram criadas e estão disponíveis para a comunidade de pesquisa.

O CRISPR-Cas9 também pode ser usado para direcionar vários genes simultaneamente, o que é outra vantagem que o diferencia de outras ferramentas de edição de genes.

Declaração sobre a edição do gene

Grupo Europeu da Ética na Ciência e Novas Tecnologias

Em 1975, uma conferência internacional (a Conferência Asilomar) foi convocada para considerar as implicações das novas tecnologias que estavam então se tornando disponíveis para modificar o genoma dos organismos por meio da inserção ou deleção de segmentos de DNA. Naquela época, só era possível modificar geneticamente os microrganismos. Essa conferência instigou uma moratória sobre a modificação genética de humanos – modificação da linha germinativa – e a interpretação das discussões levou a uma regulamentação significativa de todas as formas de ‘manipulação’ genética, quer os organismos fossem modificados e usados em contenção, ou (mais tarde) quando liberados no meio ambiente.

A tecnologia mudou muito nos últimos 40 anos, pois aprendemos a entender mais os processos pelos quais o material genético é alterado em microorganismos, plantas e animais e agora é possível inserir ou excluir com precisão sequências de DNA in situ (no local).

Este consenso global de quarenta anos sobre a proibição da modificação genética da linha germinativa humana sofreu pressão significativa em 2015. Em fevereiro deste ano, o parlamento do Reino Unido votou para aprovar regulamentos, após um debate rigoroso, que permitem o uso clínico de técnicas de substituição mitocondrial.

Embora a transferência de genes mitocondriais não envolva técnicas de edição de genes, pode-se argumentar que a aprovação dessa forma limitada de modificação genética da linha germinativa cruzou um Rubicão.

Houve um rápido desenvolvimento em tecnologias de edição de genes nos últimos cinco anos, e o anúncio em abril de 2015 da edição do genoma de embriões humanos não viáveis usando CRISPR-Cas9 demonstrou que a modificação do gene da linha germinativa humana saiu do campo do teórico, e as aplicações clínicas estão se tornando viáveis. Técnicas como CRISPR-Cas9 podem modificar genomas de organismos vivos em localizações precisas de maneiras mais específicas e com melhor custo-benefício do que anteriormente possível.

Isso já está desafiando o cenário regulatório internacional para a modificação de células humanas a curto e médio prazo.

A edição de genes de células somáticas está atualmente em desenvolvimento clínico para uma variedade de condições. A edição de genomas em células somáticas humanas certamente levanta questões éticas, mas é diferente da modificação do gene da linha germinativa, pois as alterações no (s) gene (s) não persistem além de uma única geração.

Quanto à edição da linha germinativa humana, a edição do gene é de opinião que deveria haver uma moratória na edição de genes de embriões ou gametas humanos, o que resultaria na modificação do genoma humano. A modificação do gene da linha germinativa ainda está em sua infância e há muitos obstáculos técnicos significativos a serem superados antes que as aplicações clínicas se tornem uma realidade viável. A questão de se, se alguma vez, a engenharia da linha germinativa de embriões humanos seria precisa o suficiente para garantir um resultado bem-sucedido e se seria aceitável para o público ainda é uma questão em aberto.

A questão mais urgente para os formuladores de políticas neste momento é se a pesquisa em tecnologia de edição de genoma de linha germinativa deve ser suspensa, sob quais condições ela poderia prosseguir, e a esse respeito diferentes pontos de vista foram articulados. A edição do genoma considera que esta questão merece uma consideração cuidadosa, dadas as profundas consequências potenciais desta pesquisa para a humanidade.

Foi sugerido que a pesquisa com aplicação clínica, distinta da pesquisa básica, deveria estar sujeita a moratória.

Seríamos cautelosos em termos de saber se essa distinção clara pode ser feita entre pesquisa básica e translacional. Da mesma forma, a indefinição das linhas entre as aplicações clínicas em busca de objetivos terapêuticos ou de aprimoramento (embora as questões éticas pertencentes a cada uma possam ser diferentes), deve ser considerada.

A edição do genoma considera que a deliberação sobre a aceitabilidade e desejabilidade da edição de genes exigirá um debate inclusivo que se estende à sociedade civil, onde diferentes perspectivas e pessoas com diferentes conhecimentos e valores podem ser ouvidos. Isso não pode ser deixado para selecionar países, grupos sociais ou disciplinas sozinho. A edição do genoma alerta contra a redução do debate às questões de segurança e aos riscos potenciais à saúde ou benefícios à saúde das tecnologias de edição de genes.

Outros princípios éticos como dignidade humana, justiça, equidade, proporcionalidade e autonomia estão claramente em jogo e devem fazer parte dessa reflexão necessária para a governança internacional da edição de genes. Além disso, a consideração ética precisa ser dada a todas as aplicações de edição de genes, incluindo as aplicações não humanas.

É provável que muitas das aplicações práticas da edição de genes ocorram na esfera ambiental e tenham implicações significativas para a biosfera.

Para alguns membros da edição do genoma, a modificação do gene da linha germinativa humana para fins reprodutivos não pode ser eticamente justificada; pedem, portanto, a manutenção da proibição que reflete, entre outros, o art. 3 da Carta Europeia dos Direitos Fundamentais; devido às linhas confusas entre a pesquisa básica e a aplicada, alguns também pedem uma moratória sobre qualquer pesquisa básica envolvendo a modificação do gene da linha germinativa humana até que a estrutura regulatória seja ajustada às novas possibilidades.

Para outros membros da edição do genoma, pode haver posições dignas de consideração que justifiquem a continuação da pesquisa. Como é o caso da comunidade científica em geral, diversos pontos de vista estão representados no grupo.

Solicitamos um amplo debate público sobre essas questões e estamos convencidos de que a edição do genoma dará uma contribuição útil para essas deliberações. Tendo em conta as considerações anteriores, instamos a Comissão Europeia a solicitar que a edição do genoma que sucede ao grupo actual, como questão prioritária, considere as questões éticas, científicas e regulamentares inextricavelmente ligadas relacionadas com a modificação genética da linha germinativa e das células somáticas.

Fonte: www.genome.gov/www.mpg.de/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ec.europa.eu/www.yourgenome.org/medlineplus.gov/ag.purdue.edu/news.harvard.edu/www.sanger.ac.uk/www.broadinstitute.org