Tecnologia inovadora para edição de genomas reuniu especialistas do Brasil e do exterior na Embrapa em Brasília

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Uma tecnologia inovadora capaz de modificar o genoma de plantas, animais e microrganismos com mais rapidez, economia e eficiência do que as técnicas convencionalmente utilizadas e mais: sem a necessidade de modificação genética. Essa é a CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), uma ferramenta que está revolucionando as pesquisas na área de genética em todo o mundo pela capacidade de editar o DNA e alterar características dos organismos em prol da sociedade.

Em linhas gerais, a edição de genomas permite desenvolver culturas agrícolas resistentes a pragas, corrigir genes defeituosos em animais e reescrever genomas inteiros de microrganismos. Para discutir o potencial de utilização da CRISPR/Cas9 para agricultura, saúde humana e pecuária, a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e o Conselho de Informações sobre Biotecnologia (CIB) promoveram no dia 26 de outubro o Workshop em Edição de Genomas: CRISPR/CAS9.

O evento reuniu especialistas do Brasil e do exterior e trouxe ao País a cientista da Academia de Ciências Agrícolas da China (CAS, sigla em inglês) Caixia Gao, responsável pela primeira utilização da tecnologia CRISPR/Cas9 em plantas no mundo.

A iniciativa pioneira foi desenvolvida com plantas de trigo para resistência a uma das piores ameaças a essa cultura: uma doença fúngica denominada Powdery mildew, que afeta não apenas o trigo, mas muitas outras culturas de importância agrícola. Hoje, Gao utiliza também a CRISPR/Cas9 para desenvolver variedades melhoradas de milho e arroz.

Segundo a pesquisadora chinesa, a tecnologia é realmente revolucionária porque permite editar o genoma de plantas e animais de forma muito mais rápida, econômica e eficiente do que as TALENs (Transcription Activator-like Effector Nucleases), que eram as mais utilizadas para alterar genes específicos em uma ampla variedade de células e organismos até a descoberta da CRISPR/Cas9, em 2012.

Além disso, é uma tecnologia que não depende da modificação genética, o que pode facilitar a sua aceitação pela sociedade mundial, que ainda oferece resistência aos organismos geneticamente modificados (OGMs). Em alguns casos, ela pode até envolver transgenia, se forem usados genes de espécies diferentes, mas na maior parte das pesquisas, como as desenvolvidas por Gao, a edição do genoma é feita dentro da própria planta. “Os testes realizados com o trigo resistente ao fungo comprovaram que as plantas editadas são 100% livres de transgênicos”, afirmou.

Para a cientista chinesa, é preciso aprender como os erros que foram cometidos em relação aos organismos transgênicos. Ela explica que na China, a aceitação a esses produtos não é boa, de forma geral. “Para divulgar a tecnologia CRISPR/Cas9, precisamos conversar com a sociedade, especialmente professores e estudantes em todos os níveis, desde o ensino médio até a pós-graduação”, ressalta. É preciso que a sociedade conheça os benefícios e a forma de utilização dessa tecnologia para que não caia no mesmo nível de desinformação dos OGMs, o que levou grande parte da sociedade em nível mundial a rejeitá-la na década de 1990, com resquícios até os dias de hoje, especialmente na Europa.

Saiba mais sobre a tecnologia CRISPR/Cas9
Técnicas para editar e modificar o DNA são utilizadas desde a década de 80, mas a CRISPR/Cas9 pode ser considerada revolucionária por permitir a manipulação de genes com maior precisão, rapidez e menor custo.

Descoberta em 2012, a tecnologia utiliza a enzima Cas9 para cortar o DNA em pontos determinados por uma cadeia-guia de RNA. Utilizando uma metáfora, pode-se compará-la à ferramenta para localizar e substituir palavras no Word, sendo que o primeiro passo é localizar o gene a ser editado para, depois, fazer a alteração desejada.

“É uma tecnologia de modificação de DNA de alta precisão. Com ela, conseguimos introduzir características de forma precisa modificando o DNA sem precisar fazer uma planta transgênica”, explica o pesquisador da Embrapa Soja e presidente do Comitê Gestor do Portfólio de Engenharia Genética para o Agronegócio da Embrapa, Alexandre Nepomuceno.

A edição de genomas abre novas perspectivas para o melhoramento de plantas. O objetivo do evento em Brasília foi identificar e priorizar as demandas de pesquisa na área de engenharia genética, buscando interesses em comum entre as diversas instituições que trabalham com a tecnologia CRISPR/Cas9.

Para isso, foi dividido em três painéis: “Visão estratégica do uso da ferramenta no mundo”, “Desafios da regulamentação” e “Desafios da ciência e tecnologia envolvidas no uso da ferramenta”.

Para a diretora-executiva do CIB, Adriana Brondani, que coordenou o primeiro painel, a tecnologia CRISPR/Cas9 oferece um caminho fácil e altamente eficiente para a edição de genomas em larga escala.

O workshop apresentou ao público as aplicações da CRISPR/Cas9 nas áreas de saúde humana e agricultura, abrangendo plantas, animais e microrganismos. Confira:

A tecnologia CRISPR e suas aplicações no Brasil e no mundo

Plantas
A palestra de abertura do workshop foi proferida pela cientista chinesa, que apresentou as pesquisas que vem realizando com CRISPR/Cas9 para melhoramento genético de trigo, milho e arroz.

Segundo Caixia Gao, a tecnologia de edição de genomas marca o início de uma nova era no melhoramento genético. Em termos técnicos, ela já comprovou sua eficácia, mas ainda há muitas questões a serem debatidas no futuro, especialmente em relação à regulamentação, propriedade intelectual e percepção pública.

O pesquisador da Embrapa Agroenergia Hugo Molinari apresentou as pesquisas que vem desenvolvendo com a tecnologia CRISPR/Cas9 para melhorar características agronômicas de cana de açúcar, como por exemplo, tolerância à seca, adaptação ao bioma Cerrado e aumento de biomassa, entre outras.

Segundo ele, a cana é uma espécie que apresenta grande complexidade genômica, além de não existir um genoma já sequenciado como no caso de outras espécies, por exemplo, café, eucalipto, banana, entre outras. Por isso, a tecnologia de edição de genes está sendo testada com uma planta modelo denominada Setaria viridis. O objetivo é desenvolver um genótipo multirresistente, com amplo espectro de resistência, e os resultados têm sido positivos com a planta modelo até o momento atual.

O pesquisador Elibio Rech, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, falou sobre a utilização da CRISPR como ferramenta para agregar valor à biosiverisdade.

Segundo ele, a biologia sintética é a concepção moderna da biotecnologia e é a forma como devemos apresenta-la à sociedade: a biotecnologia como ferramenta útil para o uso sustentável da biodiversidade. “A biologia sintética permite desenvolver produtos oriundos da biodiversidade em laboratório, sem ter que manipulá-la. Chamamos esse processo de domesticação sintética de características da biodiversidade”, destacou.

Para Rech, a tecnologia CRISPR/Cas9 representa uma quebra de paradigma na engenharia genética. Permite “ligar” e “desligar” genes dentro de uma mesma planta.

Saúde humana
O médico e professor titular da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) Amílcar Tanuri apresentou as pesquisas que vem desenvolvendo com a tecnologia CRISPR para bloquear os receptores de entrada do vírus HIV e também na terapia celular das pessoas contaminadas a partir da produção de um fenótipo de resistência.

Segundo Tanuri, a AIDS é uma das piores doenças de todos os tempos. Apesar de mais propagada nas décadas de 1980 e 1990, continua crescendo e matando cerca de 1,7 milhões de pessoas em nível mundial.

No Brasil, há cerca de 400 mil pessoas portadoras do vírus HIV e aproximadamente 40 mil novos casos são reportados a cada ano. Dessas, como explica o médico, 10 mil são resistentes a todos os tipos de medicamento. “Nesses casos, a terapia gênica é a melhor opção, mas ainda esbarramos em questões regulatórias, que são bem complicadas para a área de ciência da saúde”, afirma.

Ele lembrou ainda que há equipes no Brasil utilizando a tecnologia CRISPR para redução de tumores cancerígenos.

Animais
A professora da PUC-RS, Luciana Bertolini, apresentou as aplicações da tecnologia CRISPR na área animal. Segundo ela, a edição de genes vem se mostrando uma ferramenta muito eficiente para a pesquisa agropecuária.

Bertolini apresentou um breve histórico da evolução da ciência na área de biotecnologia animal, no qual ressaltou que a década de 1980 foi marcada pelas microinjeções pró-nucleares de embriões para produção de animais transgênicos, cuja eficiência foi muito baixa. A década de 1990 foi dominada pela clonagem por transferência nuclear, com o nascimento da ovelha Dolly, na Escócia, e da vaca Vitória da Embrapa, no Brasil. Nos anos 2.000, outras técnicas foram incorporadas ao pool de ferramentas científicas, como a RNA interferência e a sperm-mediated gene transfer (SMGT), entre outras.

A partir de 2010, como destacou a professora, a CRISPR passou a dominar o contexto de tecnologias na área de biotecnologia da reprodução animal. Hoje, já existem mais de 300 animais editados, incluindo suínos, ovinos e bovinos.

Socialização da ciência
Um dos benefícios proporcionados pelo uso da CRISPR/Cas9, na visão de Bertolini, é a possibilidade que oferece de socialização da ciência. Ela explica que as TALENs são muito difíceis de utilizar, mas que qualquer pessoa com uma experiência mínima de laboratório consegue usar a CRISPR.

Entre os resultados que já estão sendo obtidos com a aplicação dessa tecnologia no Brasil e no mundo, a professora destacou a produção de leite com menos ingredientes alergênicos, produção de biofármacos no leite, desenvolvimento de vacas leiteiras sem chifres, ovelhas mais musculosas e a comercialização de mini porcos como animais domésticos.

Em relação à regulamentação, ela explicou que nos Estados Unidos, o FDA (Food and Drug Administration), que é o órgão governamental americano responsável pelo controle dos alimentos (tanto para uso humano como animal), tem demonstrado a tendência de lidar com os animais frutos de CRISPR como não-transgênicos.

O pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia Eduardo Melo ressaltou que hoje os principais desafios da ciência são: a velocidade e a oportunidade. De acordo com ele, a CRISPR permite obter resultados com uma velocidade estonteante. A capacidade de “ligar” e “desligar” genes é uma das suas maiores vantagens.

Ele citou como exemplo de sucesso um trabalho de uma equipe norte-americana que conseguiu silenciar 62 genes de vírus em suínos com o uso dessa ferramenta.

Segundo Eduardo, a parte técnica já está dominada no Brasil, O que precisa ser discutido de fato é a questão da regulamentação. “Precisamos definir se vamos ser liberais como a Argentina e os Estados Unidos ou conservadores como a Europa”, ressaltou. Para ele, a burocracia e a lentidão dos processos regulatórios são os fatores que prejudicam o desenvolvimento da ciência no País.

Para o também pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia Maurício Machaim, “precisamos focar nas doenças de animais, que são a grande “pedra no sapato” dos produtores hoje. Só o carrapato causa prejuízos à pecuária brasileira superiores a R$ 5 bilhões por ano. Mas, existem outros problemas, como a mosca dos chifres, por exemplo”, enfatizou.

Microrganismos
Steve Swinnen, gerente de laboratório do startup belgo-brasileira Global Yeast, com sede na Bélgica, falou sobre as pesquisas que vem realizando com a tecnologia CRISPR/Cas9 para melhorar a performance das linhagens industriais de levedura de alto desempenho para produção de etanol. Os estudos estão focados no melhoramento do fungo Saccharomyces cerevisiae, que é a levedura mais utilizada na produção de pão, cerveja e etanol, pela capacidade de atuar como fermento biológico na massa de pão, fazendo-a crescer, e de converter o açúcar em álcool, no caso de bebidas alcoólicas, como a cerveja.

O objetivo de Swinnen com o uso da CRISPR/Cas9 é, principalmente, melhorar a capacidade de fermentação das leveduras.

Regulamentação
O segundo painel foi voltado à discussão da regulamentação da tecnologia no Brasil. O pesquisador da Secretaria de Relações Internacionais da Embrapa Marcelo Freitas ressaltou as diferenças entre as regulamentações relacionadas à biossegurança no Brasil, Estados Unidos, Argentina e China. “Aqui, a aprovação de um produto resultante de NBts (new plant breeding techniques) leva em conta todo o processo de desenvolvimento, enquanto nos outros países é focada no produto final, independente do processo”, explicou.

O pesquisador da Embrapa Soja Alexandre Nepomuceno, que também é membro da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança, explicou que a CRISPR e as outras tecnologias utilizadas no melhoramento genético de plantas, animais e microrganismos vêm sendo alvo de discussões na Comissão há dois anos. “Nossa preocupação é definir como essas novas tecnologias se encaixam na Lei de Biossegurança no Brasil”, ressaltou. Está claro que a regulamentação das técnicas de edição de gene faz parte do escopo dessa Lei, já que abrange qualquer tipo de manipulação genética. Segundo o pesquisador, está sendo elaborada uma nota técnica normativa nesse sentido, que em breve, será disponibilizada à sociedade.

Patentes
A coordenadora de Propriedade Intelectual da Secretaria de Negócios da Embrapa, Sibelle Silva, falou sobre a guerra travada no que se refere à patente da tecnologia CRISPR nos Estados Unidos, onde é disputada entre dois cientistas norte-americanos: Jennifer Doudna, da Universidade da Califórnia, e Feng Zhang, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

A briga entre os dois resultou na forma norte-americana de deferir patente. Até março de 2013, o USPTO (United States Patent and Trademark Office) avaliava as patentes levando em conta todo o desenvolvimento do processo, incluindo atas de laboratório. Hoje, a patente é deferida a quem depositar primeiro, assim como no Brasil.

Segundo Sibelle, hoje no mundo há 662 documentos de patentes que mencionam CRISPR. Nos EUA, existem hoje 22 patentes concedidas a partir do uso dessa tecnologia.

Parcerias para alavancar a pesquisa no Brasil
Ao final do evento, ficou claro que o Brasil já tem expertise suficiente para trabalhar com ferramentas de edição genômica, como a CRISPR/Cas9, entre outras. “O que precisamos é reunir o conhecimento gerado pelas diversas instituições que desenvolvem pesquisas nessa área”, concluiu o pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, Elibio Rech.

Para o pesquisador da Embrapa Soja Alexandre Nepomuceno “é preciso aumentar a formação de massa crítica sobre esse tema na Embrapa e abrir a porta para parcerias com outras instituições de pesquisa no Brasil e no mundo, finalizou”.

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