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

Uma Breve História do CRISPR

CRISPR significa Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaciadas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), que são segmentos de DNA procarionte contendo curtas repetições de sequências de bases. Elas fazem parte de um sistema de defesa bacteriano que, junto com as proteínas associadas ao CRISPR (Cas), forma a base da tecnologia de edição genômica CRISPR-Cas9. Essencialmente, ela tem como alvo o material genético do vírus para impedir sua propagação.

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 e organismos vivos usando sequências modificadas de CRISPR.

Uma vantagem chave da técnica é que ela permite direcionar muito precisamente a região de DNA que está sendo editada, algo que técnicas anteriores não conseguiam fazer. Os inventores do CRISPR-Cas9 receberam o Prêmio Nobel de Química em 2020.

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

Cas12a vs Cas9

Esta explicação abordará o Cas12a o máximo possível de forma compreensível para um não-bioquímico, de modo que alguns detalhes serão simplificados, e primeiro podemos observar o que é o CRISPR-Cas12a.

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

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

Fonte: Wikipedia

Propriedades Únicas do Cas12a2

Com o CRISPR-Cas12a, os pesquisadores acreditavam ter uma nova versão, ligeiramente diferente, do agora melhor compreendido CRISPR-Cas9. Ela tinha muitos usos interessantes devido a essas variações, mas ainda era o mesmo mecanismo básico.

E então surgiu o Cas12a2.

O último número, “2” no final, indica uma variante do Cas12a que parece ter propriedades muito diferentes. Na verdade, ele age de forma muito distinta do Cas12a “normal”, assim como o Cas12a difere do Cas9.

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

Esse mecanismo totalmente novo rendeu aos seus descobridores um espaço na prestigiosa publicação Nature no início de janeiro de 2023 em 2 artigos diferentes (algo que praticamente lança a carreira de qualquer biólogo).

Aplicações do 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 programável”.

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

Também poderia ser muito eficiente na detecção de RNA viral. Portanto, uma segunda aplicação é que o Cas12a2 poderia ser transformado em um teste quase perfeito para detectar vírus. O artigo publicado já demonstra uma prova de conceito dessa ideia.

Testes baseados em Cas12a2 combinariam a altíssima sensibilidade de um teste PCR com a facilidade e o baixo custo de um teste caseiro. Tudo isso sem exigir equipamentos complexos.

A melhor parte é que ele pode ser ajustado para detectar virtualmente qualquer vírus de RNA, uma família que inclui vírus como COVID-19, Influenza, Ebola e Zika, bem como qualquer mutação que evite 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 nos mostrou.

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

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

Conclusão de Investimento

A tecnologia CRISPR ainda está em sua infância, com mecanismos totalmente novos a serem descobertos. O pesquisador que trabalha com o Cas12a2 levou 7 anos para obter resultados suficientemente bons para compreendê-lo. O CRISPR-Cas12a2 acabou de ser publicado e ainda está longe de alcançar a comercialização. Não ficaria surpreso se outras variantes dos sistemas CRISPR-Cas ainda estiverem ocultas nos resultados preliminares de outras equipes de pesquisa ao redor do mundo.

O Cas12a2 será um campo a ser estudado atentamente no contexto da tecnologia de testes, potencialmente representando uma ameaça aos testes de antígeno e aos testes PCR a longo prazo.

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

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