Novo sistema de edição de genes CRISPR pode "arrastar e soltar" DNA em massa

NA, 24/11/2022 

Por Michael Irving 

Uma nova técnica foi adicionada à caixa de ferramentas de edição de genes CRISPR. Conhecido como PASTE, o sistema usa enzimas de vírus para “arrastar e soltar” grandes seções de DNA em um genoma, o que pode ajudar a tratar uma série de doenças genéticas.

O sistema CRISPR teve origem em bactérias, que o utilizavam como mecanismo de defesa contra vírus que as atacavam. Essencialmente, se uma bactéria sobrevivesse a uma infecção viral, ela usaria enzimas CRISPR para cortar um pequeno segmento do DNA do vírus e usá-lo para se lembrar de como combater futuras infecções desse vírus.

Nas últimas décadas, os cientistas adaptaram esse sistema a uma ferramenta poderosa para a engenharia genética. O sistema CRISPR consiste em uma enzima, geralmente chamada Cas9, que corta o DNA, e uma pequena sequência de RNA que guia o sistema para fazer esse corte na seção certa do genoma. Isso pode ser usado para eliminar genes problemáticos, como aqueles que causam doenças, e substituí-los por outros genes mais benéficos. O problema é que esse processo envolve a quebra de ambas as fitas de DNA, o que pode ser difícil para a célula consertar como pretendido, levando a alterações não intencionais e maiores riscos de câncer em células editadas.

Assim, os pesquisadores do MIT começaram a desenvolver uma nova versão da ferramenta que fosse mais gentil com o genoma. Em vez do método “recortar e colar” do CRISPR-Cas9 existente, a equipe descreve o novo método como mais um sistema de “arrastar e soltar”. PASTE, que significa Adição Programável via Elementos de Direcionamento Específicos do Local, ainda usa uma enzima Cas9 para cortar o DNA em um local especificado pelo RNA guia, mas a diferença é que o novo sistema corta um filamento e depois o outro, em vez de ambos em uma vez.

A inserção dos novos genes é feita por enzimas chamadas serina integrases, que são usadas por vírus para infectar bactérias e inserir seu DNA no genoma do alvo – irônico, dada a origem do CRISPR como defesa da bactéria contra esses ataques exatos. Essas integrases buscam naturalmente sequências específicas no genoma alvo, então, depois que o sistema PASTE faz seu corte suave, ele insere a pequena sequência de “local de pouso” que as integrases estão procurando. Finalmente, a integrase insere sua carga útil de DNA no genoma naquele local.

Em uma série de testes, a equipe colocou o sistema PASTE para funcionar em células hepáticas humanas, células T e linfoblastos, inserindo 13 genes diferentes em nove locais do genoma. A taxa de sucesso foi de até 60% e gerou pouquíssimos erros no local de inserção. No entanto, testes em camundongos com fígados “humanizados” funcionaram apenas em cerca de 2,5% das células.

Essa técnica não é apenas mais suave e potencialmente mais segura, mas a equipe diz que foi capaz de inserir grandes quantidades de DNA de uma só vez – até 36.000 pares de bases em testes. Isso pode torná-lo particularmente útil para substituir genes defeituosos, como os que causam fibrose cística ou doença de Huntington.

“É uma nova maneira genética de atingir potencialmente essas doenças realmente difíceis de tratar”, disse Omar Abudayyeh, autor sênior do estudo. “Queríamos trabalhar para o que a terapia genética deveria fazer em seu início original, que é substituir genes, não apenas corrigir mutações individuais”.

Embora ainda haja muito trabalho para melhorar o PASTE antes que ele possa ser usado no tratamento dessas doenças, não faltam outras variações suaves do CRISPR em desenvolvimento. Isso inclui CRISPR-Combo, MAGESTIC, RLR e sistemas que usam bacteriófagos ou genes saltadores.

A nova pesquisa foi publicada na revista Nature Biotechnology.

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Fonte:https://newatlas.com/biology/paste-crispr-gene-editing-tool/