A Versatilidade da Edição Principal

Prime Editing: o sistema chamado "Edição Principal" que tem a capacidade de editar directamente as células humanas de maneira precisa, eficiente e altamente versátil, segundo nos reporta a notificação científica ScienceDaily (21 de Outubro de 2019). 

A Explicação científica: Segundo os especialistas, A Edição Principal combina duas proteínas-chave e um novo ARN (RNA) para fazer inserções direccionadas, delecções (em genética, a designação dada à perda total ou parcial de um segmento do cromossoma, relacionada com várias anomalias cromossómicas) e todas as possíveis alterações de uma letra no ADN (DNA) das células humanas. 

Este Novo Sistema de Edição de Genoma CRISPR, de acordo com o que recentemente foi divulgado, oferece assim uma ampla variedade de versatilidade em células humanas.

Especificando de forma mais abrangente, poder-se-à afirmar de que esta portentosa ferramenta de ADN pode inclusive corrigir 89% dos nossos defeitos genéticos, galgando assim um novo lance na já longa escadaria por nós humanos percorrida nas áreas da Medicina e Biologia Molecular (no vasto mundo das ciências médicas e biomédicas), utilizando esta tão revolucionária tecnologia que foi descrita como «um processador de texto genético» capaz de reescrever com precisão o Código Genético.

Em Resumo: Uma equipe do Broad Institute do MIT e Harvard desenvolveu uma nova abordagem de Edição do Genoma do CRSPR combinando duas das proteínas mais importantes da Biologia Molecular - CRISPR-Cas9  e uma transcriptase reversa - numa única máquina.

Esta abordagem expande assim o escopo da edição de genes para futuras pesquisas biológicas e terapêuticas, tendo efectivamente o potencial de correcção até cerca de 89% das variações genéticas causadoras de doenças conhecidas, como por exemplo, a Anemia Falciforme.

                                                             Prime Editing

"O Prime Editing é semelhante a processadores de texto, capazes de procurar as sequências de ADN-alvo e substituí-las com precisão por sequências de ADN editadas." (David Liu, em citação à BBC)

Esta Nova Técnica de Edição Genética ainda mais poderosa do que a CRISPR, estabeleceu a plena confiança nos investigadores de Harvard de terem criado um método muito mais preciso e eficaz que irá sem dúvida alguma reconhecer a médio prazo estar-se perante um dos maiores feitos da Humanidade; ou seja, iniciar-se uma Nova Era na Manipulação Genética.

"Uma grande aspiração nas Ciências da Vida Molecular, é a capacidade de fazer com precisão qualquer alteração no genoma em qualquer local. Acreditamos que a edição privilegiada nos aproxima desse objectivo." (Afirmação de David Liu, membro do Instituto Central Richard Merkin Professor, vice-presidente do corpo docente e director do Instituto Merkin de Tecnologias Transformadoras em Saúde no Instituto amplo do MIT e Harvard)

Liu reitera ainda em absoluta certeza: "Não temos conhecimento de outra tecnologia de edição em células de mamíferos que ofereça esse nível de versatilidade e precisão com tão poucos subprodutos."

O que vem dar maior consistência e aprumo - ou aprimoramento - a este novo método do que até aqui se exibia em falta de precisão, elevadas taxas de erro e âmbito por vezes limitado, demonstrando as por demais vulnerabilidades existentes nos métodos actuais de edição de genes.

O Prime Editing (Edição Principal) desenvolvido agora em Harvard, supostamente abrirá muitas outras e flamejantes portas em criação de uma nova era biotecnológica que, de acordo com Liu «Vai permitir fazer qualquer alteração no ADN em qualquer posição de uma célula viva ou organismo, incluindo, potencialmente, pacientes humanos com doenças genéticas».

David Liu é o autor-sénior de um artigo publicado em 21 de Outubro de 2019 na revista científica «Nature», no qual se descreve a nobre edição. A investigação foi igualmente liderada pelo primeiro autor, o Drº Andrew Anzalone, um pós-doutorado de Jane Coffin Childs, no laboratório de Liu no Broad Institute.

CRISPR: a mais recente e nova abordagem sobre este método, este extraordinário sistema que difere dos anteriores em maior rigor e precisão. O «Prime Editing» foi utilizado em cerca de 175 operações de Edição de Células, tendo os investigadores conseguido corrigir as mutações genéticas que deram origem a duas células em células humanas. (Em teoria, esta abordagem conseguiria corrigir os tais 89% das cerca de 75112 mutações genéticas que provocam as doenças, segundo relata a Cnet)

Uma Nova Abordagem CRISPR

A «Edição Principal» difere dos sistemas anteriores de edição de genoma, pois usa o ARN/RNA para direccionar a inserção de novas sequências de ADN/DNA nas células humanas. A primeira ferramenta CRISPR utilizada em Edição de Genoma em células humanas, pioneira no Broad Institute, MIT e Harvard, foi a proteína Cas9.

Cas9 realiza então pausas próximas em cada fita de ADN, cortando-o (ao ADN) completamente. De acordo com os especialistas, essas ferramentas podem interromper os genes-alvo num determinado ou específico local e, em seguida, possibilitar a adição de novas sequências por meio da recombinação de novo ADN no local, direccionado pela própria célula.

Os Editores de Base - desenvolvidos pela primeira vez pelo laboratório do cientista David Liu - desenvolvem essa tecnologia, fundindo assim o Cas9 a proteínas que podem efectivamente realizar Reacções Químicas para transformar uma única letra de ADN (DNA) em outra. 

Os Editores de Base actuais podem fazer quatro tipos de alterações de base única com eficiência: C para T e T para C; A para G e G para A.

O Novo Sistema de Edição Principal envolve o acoplamento do Cas9 a uma proteína diferente chamada «Transcriptase Reversa». O complexo molecular usa então uma fita do local-alvo do ADN/DNA para iniciar (ou iniciar) a escrita directa da Informação Genética editada no Genoma.

Um Novo Tipo de ARN/RNA guia de engenharia chamado pegRNA direcciona o editor principal para o local de destino, onde um Cas9 modificado corta uma fita do ADN/DNA.

O PegRNA também contém nucleotídeos de ARN (RNA) adicionais que codificam a nova sequência editada. Para transferir essas informações, o elemento da Transcriptase Reversa lê então a extensão do ARN/RNA e grava os nucleotídeos do ADN/DNA correspondentes no local-alvo.

Corrigir com Precisão: o que este novo método, esta nova técnica vem sugerir e aplicar em termos mais confiantes nas variantes genéticas apresentadas. Remover, corrigir ou até alterar são as normativas científicas que a partir daqui se podem executar na profusão e, versatilidade, da Edição Principal versus Prime Editing. 

Edições feitas sob encomenda...

De acordo com o que reporta a revista Nature, a digníssima equipe deste recente estudo demonstrou a capacidade da Edição Principal em corrigir com precisão As Variantes Genéticas que causam a Anemia Falciforme. 

E isto, exigindo a conversão de um T específico para um A, e a doença de Tay Sachs - uma doença rara ou condição rara nervosa e fatal que geralmente é causada pela adição de 4 letras extras de código - e que por conseguinte exigirá a remoção de 4 letras de ADN (DNA) num local preciso no Genoma.

(Em registo: os elementos fundamentais do ADN são as 4 bases denominadas de Adenina, Citosina, Guanina e Timina - A,C, G e T. Três biliões dessas «cartas» formam o manual completo para a construção e manutenção do corpo humano, mas aparentemente pequenos erros ou anomalias podem causar as chamadas doenças. Uma mutação que transformou um específico A num T, resulta portanto na forma mais comum de doença das células falciformes)

Os Investigadores relatam ainda uma variedade de tipos de edição bem-sucedidos em células humanas e neurónios primários de camundongos (pequenos roedores), incluindo todas as 12 possíveis maneiras de substituir uma letra de ADN (DNA) por outra; Inserções de novos segmentos de ADN/DNA com até 44 letras de ADN; Delecções precisas de até 80 letras de ADN, e modificações que combinam esses diferentes tipos de edições.

"Com a nobre edição, agora podemos corrigir directamente a Mutação da Anemia Falciforme de volta à sequência normal, e remover as quatro bases-extra de ADN (DNA) que causam a doença de Tay Sachs, sem cortar o ADN completamente ou precisar de modelos de ADN. (A explicação de Liu, que é também professor de Química e Biologia Química na Universidade de Harvard e investigador do Howard Hughes Medical Institute).

Liu afere ainda de que «A beleza desse sistema é que existem poucas restrições na sequência editada. Como os nucleotídeos adicionados são especificados pelo PegRNA, eles podem ser sequências que diferem da cadeia original por apenas uma letra, com letras adicionais ou menos, ou que são várias combinações dessas alterações».

"A Versatilidade da Edição Principal tornou-se evidente à medida que desenvolvemos essa tecnologia. O facto de podermos copiar directamente Novas Informações Genéticas para um site-alvo foi uma revelação. Ficámos realmente empolgados!" (A efusiva exclamação de Anzalone)
                                  

(Nota de registo): Existem cerca de 75000 mutações diferentes que podem causar doenças na população humana. Sendo que a Edição Principal tem o potencial de corrigir 89% dessas mutações, 11%, no restante que fica, está inserido no que se chama de «instrução genética», quando existem muitas cópias de um gene ou mesmo quando este se encontra ausente. 

"A Edição Principal é o começo, e não o fim de uma longa aspiração nas ciências da vida molecular de ser capaz de fazer qualquer alteração no ADN, em qualquer posição de uma célula ou organismo vivo - incluindo, potencialmente, pacientes humanos com doenças genéticas."

  

David Liu: o distinto professor e investigador de Harvard. O seu sorriso diz tudo, estando abertas todas as fronteiras e barreiras de uma nova era na manipulação genética. De registar que este eminente investigador na área da Biologia Molecular é ainda consultor e co-fundador da Prime Medicine e da Beam Therapeutics.

Na investigação liderada por Liu, a Edição Principal foi utilizada para inserir ou excluir com mais precisão as secções do ADN, bem como erros de digitação correctos numa única «carta» dos três biliões que compõem o Código Genético Humano. Segundo Liu «Os editores principais oferecem mais flexibilidade de direccionamento e maior precisão de edição».

Optimizando a Edição Principal

Ao fazer alterações de precisão, os investigadores relataram que a Edição Principal obtinha edições bem-sucedidas com uma taxa mais baixa de alterações indesejadas «fora do alvo», quando comparadas a abordagens que exigiam interrupções próximas em cada cadeia de ADN (DNA).

A Edição Principal também pode fazer alterações precisas de um único nucleotídeo nas sequências-alvo que, por norma, os editores da base têm dificuldade em aceder - de acordo com os dados revelados desta prestigiada equipe.

A Equipe de Liu pretende assim continuar a optimizar a Edição Principal, inclusive maximizar a sua eficiência em variados e diferentes tipos de células, continuando a investigar também os potenciais efeitos da Edição Principal (Prime Editing) em células, testes adicionais em modelos de doenças celulares e animais, assim como, continuar a explorar mecanismos de entrega em animais para deste modo fornecer um potencial caminho para futuras aplicações terapêuticas no ser humano.

Os Investigadores envolvidos e o Broad Institute estão actualmente a disponibilizar essa tecnologia de modo gratuito e sem fins lucrativos para com as Comunidades Académicas, inclusive compartilhando com estes vectores por meio da Addgene, também sem fins lucrativos.

O Broad Institute tem vindo desde então a disponibilizar as ferramentas da privilegiada edição não só para o licenciamento (não-exclusivo) das futuras investigações e pesquisas que se façam nesse domínio, mas também na empreendedora fabricação - assumida pelas empresas -  com o objectivo de um maior desenvolvimento comercial de ferramentas e reagentes.

Para o Uso Terapêutico Humano (nos futuros tratamentos aplicados ao ser humano), o Broad Institute licenciou então esta tecnologia para a Prime Medicine, sob o modelo de inovação inclusiva. Tal como foi relatado publicamente, a Beam Therapeutics recebeu uma sub-licença da Prime Medicine na utilização da Edição Principal em certos campos e, para determinadas aplicações.

O Financiamento gerado para que este estudo tivesse sido possível foi fornecido em parte pelo Merkin Institute of Transformative Technologies in Healthcare, Institutos Nacionais de Saúde, uma bolsa de pós-doutorado e outra de estudos do Jane Coffin Childs (Memorial Fund For Medical Research); e por fim uma outra bolsa de pós-doutorado do Helen Hay Whitney e Instituto Médico Howard Hughes.

As experiências. Os desafios. A comunidade científica atenta e envolvida sobre as últimas descobertas e toda a sua potencialidade que, não obstante as conclusões e as quase-certezas, se mantém todavia circunspecta ante o que esta recente «Edição Principal» pode ilustrar. Alguns especialistas dão-nos a sua opinião e muitos deles, cépticos ou não, acreditam poder-se estar no limiar de outras grandes descobertas e outros ainda maiores sucessos...

O Grande Desafio!

Não é insuspeito nem tão-pouco um absurdo tudo aquilo que já hoje se reconhece em inovação e alteração sobre todos os desafios e todas as grandes descobertas que se têm realizado nas ciências biomédicas. Seja no passado recente ou no presente, há que fazer essa grande reflexão mas também ágil acção sobre todas essas tecnologias de Edição de Genes.

Em relação ao «grande desafio» que actualmente compromete todos ou grande parte dos especialistas, é ou será eventualmente em futuro próximo, a obtenção de um mecanismo molecular que tenha a capacidade de realizar essas edições nas partes correctas do corpo humano, garantindo assim que elas sejam indubitavelmente seguras. 

Tal como Outras Tecnologias de Edição de Genes, é provável de que as primeiras aplicações incidam em doenças, nas quais, as células possam ser retiradas do corpo humano - e por conseguinte, editadas e verificadas para, supostamente, serem assim mais seguras e recolocadas.

"Podemos ser capazes de «consertar» variantes humanas conhecidas e associadas à doença, mas a capacidade de fazê-lo no certo tipo de célula e, de maneira clinicamente relevante,  pode demorar ainda um pouco." (A constatação de Hilary Sheppard, a reputada bióloga molecular da Universidade de Auckland, Nova Zelândia, à BBC)

Robin Lovell-Badge, do Instituto Francis Crick, referiu à BBC News: "Este é um excelente artigo, típico da cuidadosa abordagem passo-a-passo, de forma inteligente e inventiva usada por David Liu. Como a grande maioria das doenças genéticas humanas se deve aos vários tipos de mutações que a Edição Principal pode corrigir, provavelmente os métodos serão (ou tornar-se-ão) úteis nas terapias para essas doenças."

Lovell-Badge acrescenta ainda em tom de desafio: "É claro que será necessário muito mais trabalho para optimizar os métodos e encontrar formas de fornecer os componentes de maneira eficiente antes que eles possam ser usados clinicamente no tratamento de pacientes; todavia, é certo que eles são uma boa promessa."

Helen O`Neill, da UCL(University College London), averbou por sua vez: "Esta emocionante pesquisa vem mostrar assim mais uma expansão da caixa de ferramentas de Edição do Genoma, que permite capacidade e eficiência de edição cada vez mais precisas. A pesquisa foi verificada «in vitro» em células humanas - com impressionantes 175 diferentes exemplos de edição, incluindo algumas das mais difíceis de editar doenças."

Já Gaétan Burgio, geneticista CRISPR da Universidade Nacional da Austrália (e sem afinidades a este estudo, note-se), refere que a nova abordagem é de facto versátil e que pode mesmo vir a ser executada com grande fidelidade e eficiência, de acordo com o documento a que teve acesso. Diz então:

"A maior limitação que consigo identificar tem a ver com o facto de o editor necessário ser enorme. Isto pode ser problemático, para o integrar em organismos vivos para Edição de Células Vivas."

Com o objectivo do aprimoramento do processo agora instado e publicitado à escala mundial, os nossos cientistas e investigadores certamente exigentes com o que este novo método induz, e no que futuramente projectarão e criarão em novas experiências, novos ensaios clínicos (com diferentes tipos de células e sob diferenciados modelos), se acredite que franquearão caminhos outrora fechados para o bem de toda a comunidade.

A Versatilidade da Edição Principal é talvez o primeiro trilho de muitos outros que, sob essa versátil e vigente realidade científica, nos trará de futuro uma melhor condição física, uma não-condescendência com todas ou grande parte das doenças que nos afligem e anomalias que nos restringem a ser felizes. 

A bem de todos nós e pelo incomensurável empenho dos nossos homens e mulheres das Ciências Médicas, um nosso planetário bem-haja, pois que é por eles e através deles que os mitos se vão desvanecendo e as crenças se abatendo, pelo que a cura é a meta e, a integridade com que a descobrimos, o galardão maior de hombridade e genuíno triunfo sobre a Humanidade. Bem-hajam por tudo isso!!!