CRISPR pode desempenhar um papel crucial em novas tecnologias usadas para identificar vírus como H5NI e Influenza

CRISPR pode fazer mais do que edição genética

CRISPR (Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaciadas) é mais conhecido como uma ferramenta para engenharia genética e, mais recentemente, para curar doenças genéticas como a anemia falciforme. Exploramos muitas dessas aplicações em nosso artigo “Da cegueira aos substitutos de carne: a edição genética CRISPR continua a produzir resultados promissores”.

O que torna o CRISPR único como ferramenta genética é sua capacidade de combinar e identificar sequências genéticas exatas com precisão.

Essa precisão está sendo reaproveitada para testar doenças e pode ser mais simples de usar e mais econômica do que os testes PCR mais comuns.

Pesquisadores do Broad Institute, MIT e Universidade de Princeton anunciaram o lançamento de um teste em tira baseado na tecnologia CRISPR, capaz de distinguir entre os dois principais tipos de gripe sazonal, influenza A e B, bem como os subtipos de gripe sazonal H1N1 e H3N2.

Fonte: Broad Institute

Como funciona?

A tecnologia foi primeiramente desenvolvida em 2020, sob o nome SHINE (Streamlined Highlighting of Infections to Navigate Epidemics). Ela foi construída sobre um método de teste baseado em CRISPR desenvolvido anteriormente, SHERLOCK (Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing). Embora o SHERLOCK fosse eficiente, as múltiplas etapas dos métodos aumentavam o risco de erros e leituras equivocadas.

Fonte: Nature

O novo método SHINE pode, em vez disso, detectar vírus tanto com uma leitura colorimétrica baseada em papel quanto com uma leitura fluorescente em tubo. Além disso, os resultados da leitura fluorescente podem ser interpretados de forma automatizada por meio de um aplicativo de smartphone complementar.

Por que isso importa

Os testes PCR são caros e exigem equipamentos especializados. Como resultado, apenas um pequeno número de pacientes é testado (fora das condições de pandemia, é claro), geralmente apenas o segmento de pacientes que visita um hospital em vez de seu médico de família.

Os testes de antígeno são frequentemente usados como alternativa aos testes PCR, mas são muito menos confiáveis e sensíveis.

Com a identificação correta da cepa, com baixos custos e complexidade, os clínicos poderiam, por exemplo, decidir se utilizam Oseltamivir. Esse antiviral comum é eficaz apenas para algumas cepas.

Outra aplicação seria ajudar os cientistas a monitorar melhor um surto epidêmico por meio de testes rápidos no campo.

CRISPR superando métodos anteriores

A expansão de 2024 do SHINE para diferentes cepas de gripe tem como objetivo substituir o método atualmente usado em laboratórios de patologia, especialmente o PCR.

Abordagens diagnósticas típicas, como a reação em cadeia da polimerase (PCR), exigem tempos de processamento longos, pessoal treinado, equipamentos especializados e freezers para armazenar reagentes a -80°C, enquanto o SHINE pode ser realizado em temperatura ambiente em cerca de 90 minutos. Atualmente, o ensaio requer apenas um bloco de aquecimento barato para aquecer a reação, e os pesquisadores estão trabalhando para simplificar o processo com o objetivo de obter resultados em 15 minutos.

No geral, os testes baseados em CRISPR podem ter melhor desempenho do ponto de vista prático e comercial e, em última instância, substituir o PCR ao testar vírus altamente variáveis como a gripe e os coronavírus.

Próximos vírus em linha

A próxima versão dos testes em tira baseados em CRISPR provavelmente será expandida para que possam ser usados para detectar o vírus da gripe e identificar qual cepa está presente, além de distinguir entre vírus com sintomas semelhantes, como coronavírus e influenza (vírus da gripe).

Outro tópico urgente são as cepas de influenza aviária e suína. Essas doenças estão devastando as operações agrícolas. Elas apresentam sérios riscos à saúde humana, inclusive a possibilidade de causar uma nova pandemia se esses vírus se adaptarem de seus hospedeiros animais para humanos.

Devido ao sucesso demonstrado anteriormente com a COVID e agora com a gripe, é provável que testes baseados em CRISPR como o SHINE se tornem muito mais comuns em breve. Isso será especialmente útil para vírus que evoluem rapidamente, onde acompanhar a disseminação de diferentes cepas é crucial, tarefa na qual as tiras de antígeno geralmente têm desempenho ruim.

Empresas de CRISPR

1. Ginkgo Bioworks

A empresa produz organismos sob demanda para aplicações específicas. Isso inclui aplicações biomédicas e diversos programas de ciências industriais e de materiais.

Ela também possui um grande segmento de biosegurança, que prosperou durante a pandemia.

Ginkgo Bioworks (DNA ) diversificou amplamente suas aplicações com muitos programas de pesquisa e parcerias:

• Cannabinoides
• produção de vacinas de mRNA e medicina de ácidos nucleicos
• Proteínas alimentares
• Produção de fertilizante biológico em parceria com a Bayer
• Micróbios programáveis para doenças intestinais
• Biorremediação de microplásticos
• Detecção de biosegurança e patógenos
• Reciclagem de resíduos e contaminantes

Ela ganha dinheiro sendo paga antecipadamente pelo processo de desenvolvimento e, posteriormente, por meio de royalties sobre o produto final.

As parcerias da Ginkgo estão constantemente se expandindo, com:

• Uma parceria crescente com a Novo Nordisk.
• Uma parceria com a empresa comercial japonesa Sojitz Corporation.
• Financiamento da DARPA para proteínas inovadoras que controlam o gelo em ambientes de clima extremamente frio.
• $331M deal with Pfizer.
• $490M deal with Merck to optimize biologics manufacturing.
• $406M deal with Boehringer Ingelheim for undruggable targets.

A Ginkgo Bioworks também faz parceria com todas as principais corporações agrícolas, a maioria das quais tem interesse na produção de biocombustíveis e microbiologia. Algumas delas incluem Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta e outras.

Fonte: Gingko Bioworks

A experiência da Ginkgo em designs personalizados de sequências genéticas, bem como em monitoramento de biosegurança, a torna uma boa candidata a se beneficiar do surgimento de novos métodos de teste baseados em DNA.

Portanto, com os testes baseados em CRISPR agora comprovados como uma alternativa viável aos testes PCR (um mercado massivo, mesmo fora das condições de pandemia), a Ginkgo pode aproveitar sua experiência e parcerias para conquistar uma parte desse mercado emergente.

2. Editas Medicine, Inc.

A Editas foi fundada por Jennifer Doudna, uma das descobridoras do CRISPR-Cas9. A Editas começou a trabalhar com Cas9, mas agora está focada em uma versão proprietária do Cas12 que eles desenvolveram: AsCas12a.

Você pode ler mais sobre as propriedades únicas do Cas12a em nosso artigo dedicado “O que é CRISPR-Cas12a2? & Por que isso importa?”.

Resumindo brevemente, o Cas12as é único porque:

• Problemas difíceis de resolver com Cas9 podem ser viáveis com Cas12a
• Isso resulta em maiores chances de edição genética do que com Cas9.
• Mais de um gene pode ser modificado simultaneamente com o Cas12a.

Você também pode ler uma visão geral de todas as empresas de Jennifer Doudna no artigo correspondente “Principais empresas de Jennifer Doudna para observar.”

A Editas está focada na Doença Falciforme (SCD) e na beta-talassemia, duas doenças nas quais perdeu a corrida pela primeira aprovação de tratamento para os concorrentes CRISPR Therapeutics (CRSP ) e BlueBirdBio.

No entanto, a Editas possui patentes significativas sobre o CRISPR-Cas12, que foram usadas por outros pesquisadores da Universidade de New South Wales, Austrália, para desenvolver um teste em tira para COVID-19 (o teste em tira dos pesquisadores do Broad Institute mencionado acima utilizou CRISPR-Cas13).

A Editas foca em outras versões de CRISPR além da “clássica” CRISPR-Cas9, o que pode ser útil para entrar rapidamente no mercado de testes em tira CRISPR e comercializar (com ou sem parceria) sua própria versão dos testes em tira desenvolvidos por pesquisadores em universidades de destaque.