CRISPR como mecanismo de manipulação genética

Abstract

Resumo : Estratégias de manipulação genética são pesquisadas há aproximadamente 40 anos e têm ganhado notoriedade após o sequenciamento do genoma humano, em 2003. Vários tipos de técnicas para edição de genes foram desenvolvidas ao longo do tempo, incluindo nucleases dedos de zinco (ZFNs), nucleases efetoras semelhantes a ativadores de transcrição (TALENs) e, mais recentemente, repetições palindrômicas curtas agrupadas e regularmente espaçadas (CRISPR). Este trabalho teve como objetivo realizar uma revisão bibliográfica sobre as origens, mecanismos, aplicações, estratégias, riscos e implicações éticas da ferramenta CRISPR associada às enzimas Cas, em especial, à enzima Cas9. A pesquisa foi realizada utilizando o banco de dados PubMed e incluiu diferentes termos para reunir todos os artigos científicos escolhidos. CRISPR/Cas9 é uma maquinaria procariótica natural contra fagos, que, frente exposição sucessiva a esse invasor, induz quebras de dupla fita (DSBs) e instiga mecanismos de reparo, como junção de extremidades não homólogas (NHEJ) ou reparo direcionado por homologia (HDR) no DNA hospedeiro. Essa ferramenta pode ser modificada sinteticamente com diferentes sequências de genes, direcionando clivagens para um locus específico do genoma e permitindo o emprego de distintas estratégias de entrega de genes por vetores, que carregarão o fragmento particular de interesse para reparo do dano. Aplicações práticas relacionadas às abordagens de engenharia genética têm sido amplamente utilizadas na medicina e biotecnologia, e envolvem significativamente o uso da tecnologia CRISPR/Cas ou de terapia gênica. Embora promissora, a manipulação genética ainda apresenta riscos de segurança e eficácia, visto que sua imunogenicidade e êxito não são exatamente previsíveis. Além disso, sua aplicabilidade em células germinativas levanta debates éticos, pois permitiria não só a prevenção de doenças genéticas em futuras gerações, mas também a projeção de vários traços fenotípicos em embriões. Sem dúvidas, isso indica a necessidade da comunidade científica em promover discussões adicionais sobre o alcance das metodologias de edição de genes e seus aspectos éticos, tanto para o estabelecer regulamentações quanto para incentivar maior compreensão acerca do tema

Abstract : Gene manipulation strategies have been researched for nearly forty years and gained great notoriety after the human genome was completely sequenced in 2003. Different types of techniques for this purpose were studied throughout time, mainly represented by zinc-finger nucleases (ZNFs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs) and most recently, clustered repeated interspaced short palindromic repeats associated to Cas9 enzymes, shortly named CRISPR/Cas9. Hence, the present work aimed to carry out a bibliographic research concerning the origins, mechanisms, applications and its strategies, risks and ethical implications of CRISPR/Cas tool. The research was performed utilising PubMed database and included different terms in order to assemble all scientific papers chosen afterwards. CRISPR/Cas9 is a natural prokaryotic machinery against phages, which induces double-strand breaks (DSBs) during succeeded exposure to a foreign genetic material, instigating repair mechanisms such as non-homologous end joining (NHEJ) or homology-directed repair (HDR) in the host DNA. This tool can be synthetically modified with different gene sequences, directing cleavages to a specific genome locus and allowing the employment of distinct gene delivery strategies and vectors, which will carry a particular fragment of interest to repair this damage. Practical applications concerning genetic engineering approaches currently involve the use of CRISPR/Cas technology or gene therapy, namely in biotechnology and medicine, aiming to improve or create novel sorts of strains and develop advances towards therapeutic perspectives, respectively. Despite promising, genome manipulation still presents hazards regarding its safety and efficacy, once immunogenicity and success rate cannot be exactly predicted. Nevertheless, it brings ethical concerns of its use in germinative cells, as it could be employed not merely to prevent genetic diseases and improve the overall health of future generations, but also to design embryos with unique desirable traits. Undoubtedly, this triggers preoccupations concerning eugenics and indicates a need for the scientific community to advocate for further discussions on the ethical aspects of gene editing approaches, both for establishing regulatory policies and encouraging common awareness