CRISPR, o revolucionário editor genético, é homenageado pelo Nobel de Química de 2020

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Emmanuelle Charpentier (à esquerda) e Jennifer Doudna (à direita) ganharam o Nobel de química deste ano pelo desenvolvimento de uma maneira poderosa de mudar o DNA. Créditos: Peter Rigaud C/O Shotview Artists / Deanne Fitzmaurice.

Por Jon Cohen
Publicado na Science

O Prêmio Nobel de Química deste ano foi concedido a duas cientistas que transformaram um obscuro mecanismo imunológico bacteriano, comumente chamado de CRISPR, em uma ferramenta que pode editar de forma simples e barata os genomas de qualquer ser vivo, de trigo a mosquitos e humanos.

O prêmio foi concedido conjuntamente a Emmanuelle Charpentier da Unidade Max Planck para a Ciência de Patógenos e Jennifer Doudna da Universidade da Califórnia, Berkeley (EUA), “pelo desenvolvimento de um método para edição de genoma”. Elas mostraram pela primeira vez que o CRISPR – que significa Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas (do inglês: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) – poderia editar o DNA em um sistema in vitro em um paper publicado na edição de 28 de junho de 2012 da Science. A descoberta rapidamente se expandiu através de vários cientistas e logo fez do CRISPR uma ferramenta comum em laboratórios de todo o mundo também. O editor do genoma fez surgir indústrias trabalhando na fabricação de novos medicamentos, produtos agrícolas e formas de controlar pragas.

Muitos cientistas achavam que Feng Zhang, um cientista do Instituto Broad (EUA) que mostrou 6 meses depois que o CRISPR funcionava em células de mamíferos, dividiria o prêmio. As instituições dos três cientistas estão travando uma batalha feroz de patentes para decidir quem merece os direitos de propriedade intelectual da descoberta do CRISPR que, segundo algumas estimativas, podem valer bilhões de dólares.

“A capacidade de cortar o DNA onde você quiser, de fato, revolucionou as ciências biológicas. As tesouras genéticas foram descobertas há 8 anos, mas já beneficiaram muito a humanidade”, disse Pernilla Wittung Stafshede, bióloga química da Universidade Técnica Chalmers (Suécia), durante a apresentação do prêmio.

O CRISPR também foi usado em um dos experimentos biomédicos mais polêmicos da última década, quando um cientista chinês editou os genomas de embriões humanos, resultando no nascimento de três bebês com genes alterados. Ele foi condenado pela opinião pública e eventualmente sentenciado à prisão na China, um país que se tornou um líder em outras áreas de pesquisa do CRISPR.

Embora os cientistas não tenham ficado surpresos pela premiação de Doudna e Charpentier, Charpentier ficou pasma. “Por mais que eu tenha recebido vários prêmios, é algo que você ouve, mas não se conecta completamente”, disse ela em um telefonema para os funcionários do Prêmio Nobel. “Disseram-me várias vezes que, quando isso acontece, você fica muito surpreso e sente que não é real”.

As bactérias usam a forma original do CRISPR para se defender dos vírus, cortando seu DNA. “Estou muito satisfeita que a descrição do prêmio [Nobel] surgiu por conta de estudos sobre a resposta imune adaptativa bacteriana, que é um sistema verdadeiramente incrível, destacando assim como a pesquisa básica é absolutamente crítica para aplicações médicas”, disse a pesquisadora do CRISPR Maria Jasin do Instituto Sloan Kettering (EUA).

Doudna e Charpentier – essa que veio da França e na época da descoberta trabalhava na Universidade de Umeå (Suécia) – mostraram que podiam programar uma pequena fita do que chamaram de “RNA guia” para transportar uma enzima bacteriana associada ao CRISPR (Cas) para as sequências de DNA, permitindo-lhes trabalhar com genes específicos. O Cas, então, corta o DNA de fita dupla. Em muitos casos, o mecanismo de reparo do DNA da célula comete erros, que podem paralisar um gene – desativar um gene dessa forma é uma forma eficaz de estudar seu papel que desempenha normalmente. O CRISPR também permite que os pesquisadores insiram um nova região de DNA no local do corte.

O químico George Church da Universidade de Harvard diz que o Comitê do Nobel fez “uma escolha realmente ótima”. Church publicou um estudo mostrando que o CRISPR podia editar células de mamíferos ao mesmo tempo que Zhang, que anteriormente era pós-doutorando em seu laboratório. Mas Church não acha que nenhum dos dois foi desprezado por não ter sido incluído no prêmio. Ao seu ver, Charpentier e Doudna fizeram uma descoberta, que é o que o comitê prefere recompensar, e ele e Zhang foram inventores. “Se alguém quiser dicas sobre como não ganhar um Prêmio Nobel, é muito fácil”, diz Church. “Evitei cuidadosamente todo esse tipo de confusão ao me concentrar nas invenções”. E, segundo ele, Zhang é jovem. “Feng Zhang é tão cheio de ideias criativas que não tenho dúvidas de que ele terá um ou dois [prêmios] no futuro”.

Tom Welton, presidente da Royal Society of Chemistry, disse que ficou “extremamente satisfeito em ver que o comitê do Nobel escolheu homenagear duas mulheres importantes em pesquisas ativas”. É a primeira vez que um Nobel de ciência foi concedido a uma equipe exclusivamente feminina.

Muitos editores de genoma existiam antes do CRISPR, mas usá-los era demorado, complicado e caro. CRISPR não só funciona com notável facilidade e rapidez, como também é o primeiro editor que permite aos pesquisadores alterar vários genes em um único experimento. Rudolf Jaenisch, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA), cujo grupo publicou um dos primeiros estudos de camundongos editados com CRISPR, disse que “qualquer idiota pode fazer isso”. (no entanto, um repórter da Science falhou com o CRISPR. Assista.)

Rodolphe Barrangou, pesquisador da Universidade Estadual da Carolina do Norte (EUA) que começou a usar o mecanismo CRISPR em 2007 em bactérias para fazer culturas de iogurte resistentes à infecção, afirma que o prêmio é “uma grande oportunidade para celebrar os pioneiros no campo”. Doudna e Charpentier, diz ele, “desenvolveram uma tecnologia incrível que capacitou a comunidade científica e democratizou a edição do genoma”. Ele diz que antes do trabalho delas, “relativamente poucas pessoas se importavam com o CRISPR”.

Fyodor Urnov, um pesquisador do CRISPR que trabalha com Doudna, chama a homenagem de “o mais merecido Prêmio Nobel dos últimos 20 anos”. A descoberta de Doudna e Charpentier “mudou tudo para melhor”, diz Urnov, que já trabalhou em um editor de genes mais complicado chamado dedo de zinco. “Podemos melhorar o mundo ao nosso redor de maneiras extraordinárias”, diz ele, lembrando que uma aplicação do CRISPR já curou uma pessoa com doença falciforme. “O século 21 será a era da CRISPR – graças a Jennifer e Emmanuelle”.