O que é CRISPR-Cas12a2? & Por que isso Importa?

Uma Breve História do CRISPR

CRISPR significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas Regularmente Interespaçadas), que são segmentos de DNA procariótico contendo repetições curtas de sequências de bases. Fazem parte de um sistema de defesa bacteriana que, juntamente com proteínas associadas a CRISPR (Cas), forma a base da tecnologia de edição genômica CRISPR-Cas9. Ela essencialmente tem como alvo o material genético do vírus para interromper sua propagação.

As moléculas CRISPR podem ser usadas em conjunto com a proteína Cas9 (Cas significa CRISPR Associated Protein) para formar a tecnologia CRISPR-Cas9. Esta tecnologia é aproveitada para eedição de genes dentro de células e organismos vivos usando a modificação de sequências CRISPR.

Uma das principais vantagens da técnica é que ela permite atingir com muita precisão a área do DNA que está sendo editada, algo que as técnicas anteriores não conseguiam. Os inventores do CRISPR-Cas9 ganharam o Prêmio Nobel de Química de 2020.

Mas o Cas-9 não é a única forma possível de usar o CRISPR. Existe também o Cas13, que pode ser usado para edição de RNA. E aquele referente a este artigo, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Isso explicará Cas12a tanto quanto possível de uma forma compreensível para um não-bioquímico, de modo que alguns detalhes serão um tanto simplificados, e podemos primeiro ver o que é CRISPR-Cas12a.

CRISPR-Cas12a é um sistema diferente do Cas9 em alguns aspectos:

• Fornece locais de corte alternativos ao que o Cas9 pode fazer.
  • Tradução não técnica: problemas difíceis de resolver com Cas9 podem ser viáveis ​​com Cas12a
• Ele corta o DNA de uma forma que deixa uma seção “pegajosa” de DNA em vez do corte “rombo” do Cas9, e pode ser cortado várias vezes.
  • Tradução não técnica: Isso resulta em maiores chances de ocorrer edição genética.
• Não há necessidade de um transativando crRNA (tracrRNA) para Cas12a, ao contrário de Cas9. Devido ao tamanho menor, permitiria uma edição mais fácil do genoma multiplex.
  • Tradução não técnica: mais de um gene pode ser modificado ao mesmo tempo com CAs12a

Fonte: Wikipedia

Propriedades exclusivas do Cas12a2

Com o CRISPR-Cas12a, os pesquisadores pensaram que tinham uma versão nova e ligeiramente diferente do agora mais bem compreendido CRISPR-Cas9. Teve um uso muito interessante devido a essas variações, mas ainda era o mesmo mecanismo básico.

E então veio Cas12a2.

O último número, “2” no final, é para uma variante do Cas12a que parecia ter propriedades muito diferentes. Na verdade, ele está agindo de maneira diferente do Cas12a “normal” do que o Cas12a do Cas9.

Os sistemas CRISPR-Cas são projetados para atacar genes estranhos e proteger bactérias contra vírus. Os pesquisadores redirecionaram essa capacidade para a edição de genes. O que Cas12a2 faz é muito diferente. Quando detecta RNA viral, ele começa para atacar TODOS os ácidos nucléicos dentro da célula. Na maioria das vezes, mata a célula afetada, protegendo o restante da colônia de bactérias e bloqueando a replicação do vírus.

Este mecanismo inteiramente novo conseguiu aos seus descobridores um lugar na prestigiada publicação Nature no início de janeiro de 2023 em 2 artigos diferentes (algo que praticamente constitui uma carreira para qualquer biólogo).

Aplicações Cas12a2

A razão por trás do entusiasmo dos revisores da Nature é bastante simples. O mecanismo cas12a2 permite a criação de uma ferramenta para “matar células de forma programática”.

A primeira aplicação poderia ser uma edição muito mais eficiente usando o outro método CRISPR. A combinação do Cas12a2 com outros sistemas CRISPR-Cas poderia aumentar a eficiência da edição do gene CRISPR por meio da contrasseleção.

Também poderia ser muito eficiente na detecção de RNA de vírus. Então, um segunda aplicação é que o CAs12a2 pode ser transformado em um teste quase perfeito para detectar vírusS. O artigo publicado já demonstra uma prova de conceito dessa ideia.

Testes baseados em CAs12a2 combinaria a altíssima sensibilidade de um teste PCR com a facilidade e o baixo custo de um teste caseiro. Tudo sem exigir máquinas complexas.

A melhor parte é que ele pode ser ajustado para detectar praticamente qualquer vírus RNA, uma família que contém vírus como COVID-19, gripe, ebola e zika, bem como qualquer mutação que escaparia do lote inicial de testes.

Para desenvolver um novo teste, bastaria conhecer o genoma do vírus e criar sequências personalizadas de crRNA. Algo que pode ser feito em poucas semanas, como a pandemia nos mostrou.

Portanto, no nível atual de compreensão do Cas12a2, o teste parece ser uma aplicação simples.

A terceira aplicação possível poderia ser o uso do CRISPR-Cas12a2 no tratamento do câncerUm exemplo teórico seria programar o Cas12a2 para reagir a sequências genéticas específicas da célula cancerosa, forçando-a a "suicídio". No entanto, essa aplicação pode estar mais distante do que as outras devido à complexidade da genética das células cancerosas.

Investimento em consideração

A tecnologia CRISPR ainda está na sua infância, com mecanismos inteiramente novos para descobrir. O pesquisador que trabalhou no Cas12a2 levou 7 anos para obter resultados bons o suficiente para entendê-lo. O CRISPR-Cas12a2 acaba de ser publicado e ainda está muito longe de ser comercializado. Não ficaria surpreendido se outras variantes dos sistemas CRISPR-Cas ainda estivessem escondidas nos resultados preliminares de outras equipas de investigação em todo o mundo.

Cas12a2 será um espaço para estudar atentamente no contexto da tecnologia de testes, constituindo potencialmente uma ameaça aos testes de antígenos e aos testes PCR no longo prazo.

Também poderia ser combinado com outras técnicas CRISPR para torná-las mais eficientes ou resolver obstáculos técnicos. No geral, Cas12a2 parece uma boa razão para sermos mais optimistas em relação à tecnologia CRISPR em geral e ao seu potencial para mudar a medicina. Inclusive nos testes, algo que ninguém havia imaginado até janeiro de 2023.

Editas Medicina (EDITAR) é uma das empresas que atualmente trabalhando nesta tecnologia.