ABBI – Associação Brasileira de Biotecnologia Industrial
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28 de junho de 2018

Uma nova ferramenta na biotecnologia: CRISPR-Cas9

Saiba mais sobre o que é e quais são as aplicações da nova ferramenta CRISPR-Cas9 para a Biotecnologia

 – Bioblog – O desenvolvimento da biotecnologia depende da compreensão da biologia e de como esse conhecimento pode ser usado para desenvolver novas aplicações. Por exemplo, o entendimento de que a informação biológica é armazenada no DNA, e que o DNA coordena quase todas as funções de um ser biológico, são duas das pedras fundamentais da biotecnologia moderna. Portanto, novas técnicas que nos ajudam a “ler”, “multiplicar” ou “editar” o DNA ajudam a trazer novos avanços na biotecnologia.

O sequenciamento de DNA é a principal ferramenta para “ler” o DNA, em outras palavras, determinar a seqüência exata e única que torna cada ser vivo único. O sequenciamento de DNA nos dá a capacidade de entender quais são as diferenças entre pessoas saudáveis ​​e pessoas que sofrem de doenças hereditárias, ou quais são nossas origens ancestrais.

Essa capacidade de “ler” o DNA aumentou continuamente nos últimos anos, enquanto seu custo diminuiu na mesma proporção, e espera-se que essa explosão de informações sobre o DNA mude a vida das nossas futuras gerações de várias maneiras.

Para “ler” ou “editar” o DNA, é necessário ter grandes quantidades dele. A maneira mais fácil de obter DNA é extraindo de células vivas, no entanto o DNA é apenas uma parte muito pequena das células, o que torna necessário ter uma grande quantidade de células vivas para obter uma grande quantidade de DNA. Esse desafio foi resolvido quando foi encontrada uma maneira de “multiplicar” o DNA, obtida pela compreensão de como as células copiam seu próprio DNA. Isto permitiu estabelecer um método que multiplica exponencialmente, de uma maneira muito específica, grandes quantidades de DNA obtidos de uma pequena quantidade. Este processo é chamado Polymerase Chain Reaction (ou PCR) e revolucionou a biotecnologia moderna desde a sua invenção em 1983.

Mais importante ainda, poder “editar” o DNA é crucial para entender a função de uma sequência específica de DNA. Geralmente, isso é feito removendo uma ou adicionando um pedaço de DNA, simplesmente fazendo uma alteração específica e vendo o efeito na célula. No entanto, fazer isso é algo muito complexo e, até recentemente, difícil de fazer com controle total. A capacidade das células de aceitar um DNA estranho (de outra célula) e levá-lo para o seu próprio DNA foi um dos primeiros passos estudados, e novas aplicações foram desenvolvidas a partir desse entendimento.

Por exemplo, a capacidade de um vírus de inserir seu próprio DNA em um DNA celular e usar o mecanismo celular para criar mais cópias do vírus original foi usada para criar modificações no DNA. Depois de obter o DNA dentro da célula, a capacidade de adicionar ou remover o DNA em uma questão específica é o maior desafio na “edição” do DNA. E é nesse desafio que a tecnologia CRISPR-Cas9 fornece uma nova contribuição para a caixa de ferramentas usada na moderna biotecnologia para “editar” o DNA. CRISPR significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Inter-Espaçadas), um nome muito complexo que representa regiões de DNA encontradas principalmente no DNA de bactérias, que contêm muitas sequências repetidas separadas por outras sequências específicas (e não repetidas). Estas secções CRISPR foram encontradas em muitos tipos de bactérias por sequenciação do genoma, no entanto, o seu papel não havia sido entendido até recentemente.

Descobriu-se que dentro das regiões CRISPR existem informações específicas de DNA que as bactérias usavam para se defender de um ataque de vírus, reconhecendo especificamente o DNA estranho do vírus, cortando-o e tornando-o inofensivo, agindo como um sistema imunológico. O corte de DNA é feito por enzimas chamadas nucleases, e nas regiões CRISPR, nucleases específicas foram encontradas. O estudo e a compreensão desse sistema de imunidade em bactérias, principalmente um usando uma nuclease chamada Cas9, e a transferência desse sistema para outros tipos de células se traduziu em uma nova técnica para “editar” o DNA de uma maneira específica e controlada.

Desde sua descoberta em 2013, vários estudos surgiram explorando sua capacidade de “editar” o DNA e adaptá-lo a múltiplos microrganismos. Suas aplicações estão aumentando a velocidade para que possamos entender como a biologia funciona e aumentará a nossa agilidade para o desenvolvimento de novas aplicações em biotecnologia.

Biotecnologia moderna → compreensão da biologia → importância do DNA → o que podemos fazer com o DNA → ler o DNA, multiplicar o DNA, editar o DNA → CRISPR-Cas9 como a mais nova ferramenta para editar o DNA de uma maneira específica.

*Víctor é Líder do grupo de pesquisa e desenvolvimento da Novozymes na América Latina, além de ser um cientista apaixonado pela inovação e motivado pelo desenvolvimento de soluções biológicas.

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