O anúncio da Academia Real Sueca de Ciências, em Estocolmo, concedendo o Prêmio Nobel de Química às cientistas Emmanuelle Charpentier (do Instituto Max Planck, na Alemanha) e Jennifer Doudna (da Universidade da Califórnia, em Berkeley, EUA), pelo desenvolvimento do método CRISPr/Cas9, teve eco no Brasil, na Embrapa Gado de Leite. O pesquisador Luiz Sérgio Camargo, que fez pós-doutorado na Universidade da Califórnia, onde estudou o método, comemorou a escolha das cientistas. Camargo desenvolve pesquisas com o Crispr/Cas9, também chamado de “tesoura genética”, desde 2016. Neste ano, o pesquisador e sua equipe obtiveram o primeiro animal nascido de embrião produzido in vitro submetido à edição gênica no Brasil. O objetivo foi “nocautear” o gene responsável pela produção da betalactoglobulina, que provoca alergia em pessoas sensíveis a essa proteína do leite.

A bezerra nasceu saudável em janeiro deste ano e passa por avaliações do seu DNA para confirmar se a edição genética teve êxito. Segundo Camargo, o processo laboratorial foi bem-sucedido, mas os resultados das análises do genoma da bezerra são inconclusivos. “Ainda não sabemos se a bezerra teve de fato o gene responsável pela betalactoglobulina modificado e se quando tornar-se vaca, produzirá leite hipoalergênico”. Um dos temores do pesquisador é que tenha ocorrido o que os cientistas chamam de mosaicismo, quando parte das células apresentam a mutação e outra parte não a apresenta. Só o tempo e as avaliações dirão que tipo de leite a bezerra produzirá no futuro.

Mas as pesquisas já representam, por si só, uma grande revolução no melhoramento genético de bovinos. O método do Crispr/Cas9 será capaz de auxiliar na produção de animais mais produtivos e, mesmo, melhorar a qualidade do leite, como explica Camargo: “Poderemos realizar edições do genoma bovino para melhorar a gordura do leite, aumentando o teor de gordura poli-insaturada, bom para a saúde humana, por exemplo”.

E não para por aí. Com a “tesoura genética” será possível produzir rebanhos com carne mais macia; mais resistentes a doenças e parasitas; mais tolerantes ao estresse térmico etc. “As vencedoras do Nobel desenvolveram uma técnica que pode mudar profundamente a pecuária e a agricultura, além da saúde humana”, comemora Camargo, que arrisca a dizer que o Crispr/Cas9 estará sendo aplicado no melhoramento genético já na próxima década e dará início ao que está sendo chamado no meio científico de “melhoramento de precisão”. Ele acredita que a edição gênica associada à seleção genômica, que já é realizada em algumas raças no Brasil, deve revolucionar o melhoramento bovino.

Revolução no melhoramento dos rebanhos bovinos

O trabalho realizado pela equipe de Reprodução Animal da Embrapa Gado de Leite é um marco no Brasil. Trata-se de um esforço da ciência nacional para se obter animais editados geneticamente que possam contribuir para o avanço do melhoramento genético. No caso dos bovinos, que possuem grande intervalo entre as gerações, a técnica pode aumentar a frequência de uma característica produtiva ou de saúde em uma raça dentro de um curto intervalo de tempo quando comparada ao melhoramento convencional (realizado por meio de cruzamentos ao longo de várias gerações). “Com a evolução da técnica poderemos obter os resultados desejados em apenas uma geração por meio da produção de embriões editados com as características desejadas. Além disso, defeitos genéticos poderão ser corrigidos, evitando a transmissão para novas gerações”, afirma Camargo.

Este método de “melhoramento de precisão” começa com a manipulação química do zigoto (célula resultante da união dos gametas masculino e feminino, antes de iniciar a divisão celular) do embrião recém-fecundado. É injetado no citoplasma do zigoto uma nucleasse (enzima que age no DNA) e uma guia de RNA, que identificará o local específico do genoma que se pretende editar.  O DNA será, então, quebrado pela enzima e o gene que se pretende editar sofrerá o que os cientistas chamam de “nocaute”. Utilizando como exemplo a pesquisa da Embrapa Gado de Leite, o nocaute seria a supressão da síntese da betalactoglobulina. O reparo leva à mutação aleatória no local da quebra do DNA, impedindo a formação da proteína.

Outra situação possível é induzir um reparo da quebra direcionado por homologia, quando se injeta um modelo com sequências do DNA que será copiado pela célula e inserido no ponto da quebra. Nesta situação, é possível inserir a modificação que se deseja, desde que ela esteja no modelo de DNA. Com isso, pode-se promover correções ou mutações controladas no gene ou mesmo a inserção de novos genes.  Mutações ou genes específicos que estão associadas a características desejáveis em uma determinada raça podem ser transferidas com precisão para outra raça, sem requerer o cruzamento entre ambas, basta editá-las no genoma embrionário.  A proposta é que no ano vem a Embrapa esteja trabalhando para o aprimoramento desse reparo do DNA direcionado por homologia.

Apesar da técnica envolver engenharia genética, os animais gerados por meio de edição gênica sem a inserção de DNA estranho à espécie não devem ser considerados geneticamente modificados, pois animais semelhantes poderiam ser obtidos ao fim de vários cruzamentos entre raças ao longo de décadas. Contudo, essa avaliação é feita caso a caso pela Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), considerando todos os critérios de biossegurança.

Como surgiu o método Crispr/Cas9 de edição genômica?

O método Crispr/Cas9 foi originalmente desenvolvido há oito anos e permite editar com precisão o DNA de micro-organismo, plantas e animais. Além de ser um divisor de águas no melhoramento genético de várias espécies (uma de suas inúmeras utilizações), auxilia na busca da cura de doenças genéticas, como anemia falciforme, e do câncer.

A descoberta do método se deu com o estudo do sistema imunológico das bactérias. Uma bactéria também pode ser infectada por vírus e quando isso acontece, elas ficam com um pedaço do DNA do vírus que as infectou. A região com pequenos pedaços de DNA de memória é chamada de CRISPR (em português: repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente interespaçadas).

Charpentier descobriu nas bactérias uma molécula de RNA que reconhece DNA viral e que é parte do sistema Crispr/Cas9 de imunidade bacteriana que atua para quebrar o DNA viral em pedaços menores, extirpando o vírus. Juntas, Charpentier e Doudna recriaram o sistema CRISPR/Cas em laboratório e em seguida simplificaram o processo e com apenas duas estruturas (o RNA guia e a proteína Cas9) tornaram possível editar, como pretendessem, sequências no DNA de outros tipos de células.