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

Uma Breve História do CRISPR

CRISPR significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, que são segmentos de DNA procarionte contendo repetições curtas de sequências de bases. Esses são parte de um sistema de defesa bacteriana que, juntamente com proteínas associadas ao CRISPR (Cas), forma a base para a tecnologia de edição de genoma CRISPR-Cas9. Ela basicamente visa o material genético do vírus para parar sua propagação.

As moléculas de CRISPR podem ser usadas juntamente com a proteína Cas9 (Cas significa Proteína Associada ao CRISPR) para formar a tecnologia CRISPR-Cas9. Essa tecnologia é utilizada para editar genes dentro de células vivas e organismos usando sequências de CRISPR modificadas.

Uma vantagem chave da técnica é que ela permite visar com precisão a área de DNA que está sendo editada, algo que as técnicas anteriores não conseguiam fazer. 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. Há também o Cas13, que pode ser usado para editar RNA. E o que nos concerne neste artigo, o Cas12a.

Cas12a vs Cas9

Isso explicará o Cas12a da forma mais clara possível para um não bioquímico, de modo que alguns detalhes serão um pouco simplificados, e podemos primeiro olhar para o que é o CRISPR-Cas12a.

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

• Fornecer sítios de corte alternativos ao que o Cas9 pode fazer.
  • Tradução não técnica: problemas difíceis de resolver com Cas9 podem ser resolvidos com Cas12a
• Ele corta o DNA de uma forma que deixa uma seção “pegajosa” de DNA em vez do corte “cortante” do Cas9, e pode ser cortado várias vezes.
  • Tradução não técnica: isso resulta em maiores chances de edição de genes acontecer.
• Não há necessidade de um crRNA transativador (tracrRNA) para o Cas12a, ao contrário do Cas9. Devido ao tamanho menor, isso permitiria uma edição de genoma multiplex mais fácil.
  • Tradução não técnica: mais de um gene pode ser modificado de uma vez com Cas12a

Fonte: Wikipedia

Propriedades Únicas do Cas12a2

Com o CRISPR-Cas12a, os pesquisadores pensaram que tinham uma nova versão ligeiramente diferente do agora melhor compreendido CRISPR-Cas9. Ele teve muitos usos interessantes devido a essas variações, mas ainda era o mesmo mecanismo básico.

E então veio o 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 forma muito diferente do “normal” Cas12a do que o Cas12a é do Cas9.

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

Esse mecanismo completamente novo fez com que os descobridores obtivessem um lugar na prestigiosa publicação Nature em janeiro de 2023 em 2 artigos diferentes (algo quase que fazendo a carreira de qualquer biólogo).

Aplicações do Cas12a2

A razão por trás do entusiasmo dos revisores da Nature é bastante simples. O mecanismo do Cas12a2 permite a criação de uma ferramenta para “matar células de forma programável”.

A primeira aplicação pode ser uma edição muito mais eficiente usando o outro método CRISPR. Combinar o Cas12a2 com outros sistemas CRISPR-Cas pode aumentar a eficiência da edição de genes CRISPR por meio da contra-seleção.

Ele também pode ser muito eficaz na detecção de RNA viral. Então, uma segunda aplicação é que o Cas12a2 pode ser transformado em um teste quase perfeito para detectar vírus. O artigo publicado já demonstra um conceito de prova dessa ideia.

Testes baseados no Cas12a2 combinariam a alta sensibilidade de um teste PCR com a facilidade e baixo custo de um teste caseiro. Tudo sem exigir máquinas complexas.

A melhor parte é que ele pode ser ajustado para detectar virtualmente qualquer vírus RNA, uma família que contém vírus como COVID-19, gripe, Ebola e Zika, bem como qualquer mutação que evitaria o lote inicial de testes.

Tudo o que seria necessário para projetar um novo teste seria conhecer o genoma do vírus e projetar sequências de crRNA personalizadas. Algo que pode ser feito em apenas algumas semanas, como a pandemia mostrou.

Então, no nível atual de compreensão do Cas12a2, o teste parece ser uma aplicação direta.

A terceira aplicação possível pode ser no uso do CRISPR-Cas12a2 no tratamento de câncer. Um exemplo teórico pode ser programar o Cas12a2 para reagir a sequências genéticas específicas da célula cancerígena, forçando a célula cancerígena a “suicidar”. No entanto, essa aplicação pode estar mais à frente do que as outras devido à complexidade da genética das células cancerígenas.

Conclusão para Investidores

A tecnologia CRISPR ainda está em sua infância, com mecanismos completamente novos para descobrir. Levou 7 anos para os pesquisadores que trabalhavam no Cas12a2 obter resultados suficientemente bons para entender. O CRISPR-Cas12a2 foi publicado recentemente e ainda está longe de alcançar a comercialização. Não me surpreenderia se outras variantes dos sistemas CRISPR-Cas estivessem escondidas nos resultados preliminares de outras equipes de pesquisa em todo o mundo.

O Cas12a2 será um espaço para estudo atento no contexto da tecnologia de teste, formando potencialmente uma ameaça aos testes de antígeno e PCR a longo prazo.

Ele também pode ser combinado com outras técnicas CRISPR para torná-las mais eficientes ou resolver obstáculos técnicos. No geral, o Cas12a2 parece ser um bom motivo para ser mais otimista sobre a tecnologia CRISPR em geral e seu potencial para mudar a medicina. Incluindo testes, algo que ninguém havia imaginado até janeiro de 2023.

Editas Medicine (EDIT) é uma das empresas que atualmente está trabalhando nessa tecnologia.