Editar os genes do embrião humano pode ter consequências imprevistas para a saúde humana e para a sociedade como um todo. Portanto, quando um cientista chinês usou esse método na tentativa de tornar as crianças mais resistentes ao HIV, muitos foram rápidos em condenar a mudança como prematura e irresponsável. A natureza perguntou aos pesquisadores o que impede esse procedimento de ser considerado uma prática clínica aceitável.
As tentativas de fazer alterações hereditárias no genoma humano têm sido controversas. Aqui está o que você precisa fazer para tornar essa técnica segura e aceitável.
Seis meses após o casamento, Jeff Carroll e sua esposa decidiram não ter filhos. Carroll, um ex-cabo do Exército dos EUA de 25 anos, acabou de saber que tem uma mutação que causa a coreia de Huntington, uma doença genética que danifica o cérebro e o sistema nervoso e invariavelmente leva à morte prematura. Há cerca de quatro anos, sua mãe foi diagnosticada com a doença, e agora ele soube que quase com certeza ficará doente.
Diante de uma chance de 50% de passar o mesmo destino sombrio para seus filhos, o casal decidiu que filhos estavam fora de questão. “Acabamos de encerrar o assunto”, diz Carroll.
Ainda no exército, ele começou a estudar biologia na esperança de compreender melhor sua doença. Ele aprendeu que existe um procedimento como o diagnóstico genético pré-implantação, ou PGD. Carroll e sua esposa poderiam praticamente descartar a possibilidade de transmissão de mutações por meio da fertilização in vitro (FIV) e do diagnóstico embrionário. Eles decidiram tentar a sorte e, em 2006, tiveram gêmeos sem a mutação de Huntington.
Carroll agora é pesquisador da Western Washington University em Bellingham, onde está aplicando outra técnica que pode ajudar casais em sua situação: a edição genômica CRISPR. Ele já usou essa ferramenta poderosa para alterar a expressão do gene responsável pela doença de Huntington em células de camundongo. Como a coréia de Huntington é causada por apenas um gene e suas consequências são tão devastadoras, é essa doença que costuma ser citada como um exemplo de situação em que a edição de genes no embrião humano - um procedimento que pode causar alterações herdadas por gerações futuras e, portanto, é controverso - pode realmente ser justificado. Mas a perspectiva de usar o CRISPR para alterar esse gene em embriões humanos ainda preocupa Carroll. “Este é um grande marco”, diz ele. - Compreendo,que as pessoas querem passar o mais rápido possível - incluindo eu. Mas nesta questão todas as ambições devem ser abandonadas. O procedimento pode ter consequências imprevistas para a saúde humana e para toda a sociedade. Serão necessárias décadas de pesquisa antes que a tecnologia seja segura, disse ele.
A opinião pública sobre a edição de genes para prevenir doenças é geralmente positiva. Mas a reticência de Carroll é compartilhada por muitos cientistas. Quando surgiram notícias no ano passado de que um biofísico chinês estava usando a edição do genoma para tentar tornar as crianças mais resistentes ao HIV, muitos cientistas rapidamente condenaram a medida como prematura e irresponsável.
Desde então, vários pesquisadores e sociedades científicas pediram uma moratória na edição do genoma humano herdado. Mas tal moratória levanta uma questão importante, diz o embriologista Tony Perry, da Universidade de Bath, no Reino Unido. “Quando ele pode ser removido?” Ele diz. - Que condições precisam ser atendidas para isso?
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A natureza perguntou aos pesquisadores e outras partes interessadas o que está impedindo a edição de genes genéticos de ser considerada um método clínico aceitável. Alguns problemas científicos provavelmente podem ser superados, mas pode ser necessário mudar a prática dos ensaios clínicos e encontrar um consenso mais amplo sobre a tecnologia para um método a ser certificado.
Além da meta: quantos “erros” você pode cometer?
A edição do genoma é tecnicamente desafiadora, mas o que atraiu mais atenção é o potencial para alterações genéticas indesejadas, diz Martin Pera, pesquisador de células-tronco do laboratório Jackson's Bar Harbor, Maine. Mesmo assim, acrescenta, esse é o problema que provavelmente será mais fácil de resolver.
O método de edição de genes mais popular é o sistema CRISPR-Cas9. O próprio mecanismo é emprestado de algumas bactérias, que o usam para se defender contra vírus, cortando o DNA com a enzima Cas9. Um cientista pode usar um pedaço de RNA para direcionar Cas9 para uma região específica do genoma. No entanto, como se constatou, Cas9 e enzimas semelhantes cortam o DNA em outros lugares, especialmente quando há sequências de DNA no genoma que são semelhantes ao alvo desejado. Essas incisões "laterais" podem levar a problemas de saúde, como a alteração de um gene que inibe o crescimento do tumor pode levar ao câncer.
Os pesquisadores tentaram desenvolver alternativas para a enzima Cas9 que podem ser menos propensas a erros. Eles também desenvolveram versões do Cas9 que fornecem uma taxa de erro menor.
A taxa de erro varia dependendo de qual região do genoma a enzima tem como alvo. Muitas enzimas de edição de genes foram estudadas apenas em camundongos ou células humanas cultivadas em cultura, não em embriões humanos. A taxa de erro pode ser diferente em células de camundongo e humanas, bem como em células maduras e embrionárias.
A contagem de erros não precisa ser zero. Uma pequena quantidade de alterações no DNA ocorre naturalmente sempre que uma célula se divide. Alguns dizem que certas mudanças de fundo podem ser aceitáveis, especialmente se o método for usado para prevenir ou tratar uma doença grave.
Alguns pesquisadores acreditam que a taxa de erro CRISPR já é baixa o suficiente, diz Perry. “Mas - e eu acho que este é um grande 'mas' - ainda não descobrimos os detalhes da edição de óvulos e embriões humanos”, disse ele.
Alvo, mas não: quão precisa deve ser a edição genômica?
Um problema maior do que os efeitos colaterais podem ser as mudanças no DNA direcionadas, mas indesejadas. Depois que Cas9 ou uma enzima semelhante cortam o DNA, a célula é deixada para curar a ferida. Mas os processos de reparo celular são imprevisíveis.
Uma forma de reparo, ou reparo, do DNA é a ligação final não homóloga, que remove algumas das letras do DNA no corte - um processo que pode ser útil se o propósito da edição for desligar a expressão de um gene mutante.
Outra forma de reparo, chamada de reparo homólogo, permite que os pesquisadores reescrevam a sequência de DNA fornecendo uma amostra que é copiada no local do corte. Pode ser usado para corrigir uma condição como a fibrose cística, que geralmente é causada por uma deleção (perda de uma parte de um cromossomo) no gene CFTR.
Ambos os processos são difíceis de controlar. Deleções causadas por união de extremidades não homólogas podem variar em tamanho, formando diferentes sequências de DNA. O reparo homólogo permite um melhor controle sobre o processo de edição, mas ocorre com muito menos frequência do que exclusões em muitos tipos de células. Estudos em camundongos podem tornar a edição genômica do CRISPR mais precisa e eficiente do que é agora, diz Andy Greenfield, geneticista do Instituto Harwell do Conselho de Pesquisa Médica do Reino Unido, perto de Oxford. Os camundongos geram uma prole grande e, portanto, os pesquisadores têm muitas tentativas para obter uma edição bem-sucedida e se livrar de todos os erros. O mesmo não pode ser dito sobre embriões humanos.
Ainda não está claro quão eficaz será o reparo homólogo direcionado em humanos, ou mesmo como exatamente funcionará. Em 2017, um grupo de cientistas usou CRISPR-Cas9 em embriões humanos para corrigir variantes de genes associadas à insuficiência cardíaca. Os embriões não foram implantados, mas os resultados mostraram que as células modificadas foram usadas como um modelo para reparo de DNA com o genoma da mãe, ao invés do modelo de DNA fornecido pelos pesquisadores. Essa pode ser uma forma mais confiável de editar o DNA de embriões humanos. Mas, desde então, outros pesquisadores relataram que não foram capazes de replicar esses resultados. "Ainda não entendemos totalmente como ocorre o reparo do DNA em embriões", diz Jennifer Doudna, bióloga molecular da Universidade da Califórnia, em Berkeley.“Precisamos trabalhar muito com outros tipos de embriões para entender pelo menos coisas básicas”.
Os pesquisadores estão desenvolvendo maneiras de resolver os problemas associados ao reparo do DNA. Dois artigos publicados em junho discutem o sistema CRISPR, que pode inserir DNA no genoma sem interromper as duas fitas, evitando assim a dependência dos mecanismos de reparo do DNA. Se os sistemas forem aprovados em mais testes, eles podem permitir que os pesquisadores controlem melhor o processo de edição.
Outra abordagem é usar uma técnica chamada edição básica. Os editores básicos contêm um Cas9 desativado junto com uma enzima que pode converter uma letra de DNA em outra. O Cas9 desativado direciona o editor de base para uma seção do genoma, onde modifica quimicamente o DNA diretamente, sem cortá-lo. Pesquisa publicada em abril mostrou que alguns desses editores básicos também podem fazer alterações não intencionais, mas o trabalho continua para melhorar sua precisão.
"A edição básica atualmente não atende aos nossos critérios", diz Matthew Porteus, hematologista pediátrico da Universidade de Stanford, na Califórnia. "Mas você pode imaginar que vai melhorar com o tempo."
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Heidi Ledford
