Os cientistas desenvolveram armas genéticas capazes de exterminar espécies inteiras de organismos da face da Terra. Trata-se de uma tecnologia de geração de genes que permite que mutações prejudiciais se espalhem nas populações animais. No entanto, apesar dos protestos de organizações ambientais, essa abordagem pode beneficiar muito as pessoas, eliminando doenças perigosas. "Lenta.ru" fala sobre como os cientistas vão combater a malária usando mosquitos modificados.
Sabotadores de DNA
A malária é um grupo de doenças infecciosas causadas por organismos unicelulares parasitas do gênero Plasmodium. Eles entram no sangue humano quando picados por mosquitos fêmeas Anopheles, também conhecidos como mosquitos da malária. Esses insetos estão distribuídos em todo o mundo, exceto na Antártica, Extremo Norte e Leste da Sibéria. Acima de tudo, a malária está doente na África e, acima de tudo - crianças. A malária mata quase meio milhão de pessoas todos os anos, sendo a maioria das vítimas crianças com menos de cinco anos.
Há vários anos, os cientistas vêm refletindo sobre a forma de engenharia genética para derrotar a malária. Uma maneira é introduzir genes nos mosquitos que impedirão o Plasmodium de se estabelecer neles. Mas há um problema. Digamos que criamos vários milhares de mosquitos da malária seguros e os liberamos no meio ambiente. Como garantir a disseminação do gene desejado na natureza?
Os mosquitos geneticamente modificados terão duas cópias do gene antimalárico (uma em cada cromossomo). Apenas um dos cromossomos (que decide o caso) é herdado pela prole. Portanto, se um mosquito alterado e um indivíduo selvagem acasalar sem o gene desejado, apenas uma cópia do gene passará para a prole. E apenas cerca de metade da próxima geração de mosquitos obterá essa cópia (uma vez que o cromossomo mutante é 50 por cento herdado). Como resultado, os genes antimaláricos desaparecerão gradualmente da população - é improvável que a seleção natural os apoie.
Uma técnica conhecida como gene drive pode ser usada para prevenir a eliminação (eliminação) de um gene da população selvagem. Consiste em copiar de algum modo o gene de que precisamos de um cromossomo para outro. Então, um organismo que tinha apenas uma cópia do gene irá adquirir duas cópias e passá-las para sua descendência com 100% de probabilidade. Como isso é feito?
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Uma maneira é usar endonucleases de restrição, enzimas que fazem um corte em uma fita dupla de DNA em um local específico. Se você fizer uma quebra no cromossomo, o processo de restauração começará. Durante isso, uma seção intacta do cromossomo vizinho é copiada para a cadeia de corte. No entanto, as endonucleases cortam quando "reconhecem" uma combinação específica de nucleotídeos. Pode haver muitas dessas combinações em um cromossomo, então corremos o risco de cortar o cromossomo em muitos pedaços. Isso, assim como outros fatores, complicam o uso de endonucleases de restrição para a condução do gene.
A tecnologia CRISPR / Cas9 é capaz de substituir essas enzimas, o que nos permite fazer uma incisão exatamente no local que precisamos. A nuclease Cas9 fará uma quebra na fita dupla de DNA no local (local alvo) “indicado” pelo guia de RNA ou sg-RNA. É uma molécula de ácido nucleico tão curta que é complementar ao local alvo, portanto, ao sintetizar um guia de RNA suficientemente longo, a probabilidade de corte no local errado pode ser minimizada.
Em 2015, cientistas do Imperial College London criaram um gene drive usando CRISPR / Cas9 que promove a disseminação de uma mutação que causa infertilidade em mosquitos da malária. As mulheres com um gene mutante em ambos os cromossomos são estéreis e os homens podem espalhá-lo na população. Desta forma, é possível não apenas reduzir a população de Anopheles a um nível em que a infecção por Plasmodium malária se tornará rara, mas também combater o desenvolvimento de resistência a pesticidas e destruir espécies invasoras.
Apocalipse do gene
No entanto, existem preocupações de que a disseminação descontrolada do gene possa causar consequências indesejadas na vida selvagem. De acordo com o ecologista evolucionista James Collins, da Arizona State University, em uma entrevista à Science, não se sabe como o impulso dos genes afetará a dinâmica populacional e a saúde do ecossistema. Por exemplo, a destruição completa de uma espécie ou mesmo um forte declínio no número leva à disseminação de outras espécies. Portanto, os mosquitos modificados não devem ser soltos na natureza sem considerar todos os riscos. No entanto, como você pode testar um gene drive se o próprio teste exige que os insetos estejam na natureza?
James Collins
Os cientistas chamam esse problema de Catch-22 porque sua solução se contradiz. No entanto, biólogos da Universidade de Harvard e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts descobriram como se certificar de que uma unidade genética pode primeiro promover a disseminação de um gene mutante e, depois de algumas gerações, levar ao seu desaparecimento.
A questão é que a cópia do pedaço de DNA necessário de um cromossomo para outro ocorre em etapas. O impulso do gene é impulsionado por três elementos, cada um dos quais consiste em um ou mais genes. O elemento A é copiado e inserido no cromossomo homólogo na presença do elemento B e o elemento B na presença do elemento C. O próprio elemento C é distribuído na população por herança normal, sendo repassado a apenas metade dos descendentes.
O acasalamento de insetos geneticamente modificados com mosquitos selvagens levará ao fato de que todos os descendentes carregarão os elementos A e B, mas apenas metade deles carregará o elemento C. Como resultado, de acordo com as leis de herança, A e B se espalharão primeiro rapidamente na população, e após uma certa quantidade gerações, o elemento C praticamente desaparecerá, seguido pelo elemento B e, finalmente, A. A propagação do gene mutante vai depender de quantos insetos são liberados no ambiente natural. Você pode ter certeza de que quase todos os indivíduos que vivem em um determinado território serão portadores da mutação, mas em uma população maior os genes não serão capazes de se espalhar. Se os testes forem bem-sucedidos, a questão de aplicar a tecnologia onde houver uma ameaça clara à saúde humana causada pelos mosquitos da malária surgirá seriamente.
Está tudo decidido
Algumas organizações sem fins lucrativos, como a Friends of the Earth e o Council for Responsible Genetics, se manifestaram contra o impulso genético, chamando-o de tecnologia de extinção de genes. Eles sugeriram a introdução de uma moratória. No entanto, em dezembro de 2016, as partes da Convenção da ONU sobre Diversidade Biológica aprovaram o uso do gene drive, pedindo cautela nos testes de campo.
Foto: Domínio Público / Wikimedia
Em alguns países, a tecnologia já foi testada. Os resultados de cinco testes de campo conduzidos de 2011 a 2014 no Panamá, nas Ilhas Cayman e no estado da Bahia, no nordeste do Brasil, mostraram que o número de mosquitos selvagens caiu 90%. Agora o Brasil está prestes a liberar milhões de insetos geneticamente modificados para combater o Zika, dengue, febre amarela e chikungunya.
Assim, a possibilidade de influenciar os ecossistemas naturais pela engenharia genética está comprovada. No entanto, é possível modificar o genoma humano diretamente para se livrar de doenças hereditárias? Ou tornar as pessoas imunes à malária por Plasmodium?
Em fevereiro de 2017, as Academias Nacionais de Ciências e Medicina dos Estados Unidos publicaram um relatório em que especialistas permitiam que o DNA de pessoas fosse alterado para combater mutações que causam graves perturbações no corpo. Na verdade, isso significa corrigir genes defeituosos em embriões humanos. Isso o ajudará a lidar com doenças como a coreia de Huntington ou a insônia familiar fatal. No entanto, o uso de tecnologias de acionamento de genes será limitado a populações de animais selvagens, já que seu uso em humanos não é apenas questionável do ponto de vista ético, mas também impraticável: o gene se espalhará muito lentamente.
Alexander Enikeev
