Biotecnologia
Yale Revela Avanço Baseado em Cas12a para Edição CRISPR de Múltiplos Genes
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Expandindo o Potencial do CRISPR
Desde sua descoberta, o CRISPR (“Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”), que ganhou o Prêmio Nobel de Química de 2020, revolucionou a medicina e a biotecnologia.
Fonte: Nobel Prize
O CRISPR permite alterações direcionadas em sequências genéticas específicas, mas não elimina o risco de mutações indesejadas. Orientação da FDA solicita avaliação da edição fora do alvo e de outras alterações genômicas não intencionais.
Isso é importante, pois a inserção gênica não direcionada tem sido associada a problemas graves, notadamente riscos de câncer, tornando seu uso terapêutico difícil e controverso.
O CRISPR pode ser usado de várias maneiras para interromper um gene já presente, excluir uma sequência específica ou editar/inserir a sequência genética correta.
Isso se transformou em um avanço médico com a aprovação da FDA para a primeira terapia baseada em CRISPR em 2023, desenvolvida pela CRISPR Therapeutics para doenças genéticas do sangue (siga o link para um relatório dedicado sobre a CRISPR Therapeutics).
O CRISPR não se limita a editar um gene por vez: a edição multiplexada com Cas9 foi demonstrada em 2013. Projetar e entregar intervenções confiáveis de múltiplos genes, no entanto, continua desafiador.
O estudo de Yale acrescenta um conjunto de ferramentas baseado em Cas12a para camundongos, permitindo estudar múltiplos genes simultaneamente; ele não estabelece o primeiro método multiplexado de CRISPR nem demonstra um tratamento em humanos.
Foi um estudo inovador que reuniu uma enorme equipe de pesquisadores: não menos que 37 pessoas são mencionadas como autoras do estudo1 publicado na Nature Biomedical Engineering sob o título “Camundongos Cas12a-knock-in para edição genômica multiplexada, modelagem de doenças e engenharia de células imunes”.
Isso pode ajudar a gerar novos modelos de doenças e tratamentos, como doenças genéticas no fígado, câncer de pulmão e câncer de pele, e acelerar pesquisas adicionais na área.
Os Muitos Sistemas CRISPR
Quando o CRISPR é discutido, seja em sua descoberta vencedora do Nobel ou nas terapias já aprovadas pela FDA, o que realmente se discute é o CRISPR-Cas9.
A parte “Cas” do sistema é a proteína responsável por cortar a fita de DNA e realizar a edição gênica propriamente dita, guiada por um RNA de fita. Muitos outros proteínas Cas estão sendo estudadas, e provavelmente muitas mais ainda serão descobertas.
Fonte: YourGenome
Pode até, a longo prazo, tornar-se comum que pesquisadores simplesmente projetem sistemas Cas personalizados, notadamente com “OpenCRISPR-1”, uma IA de código aberto feita para projetar um sistema CRISPR customizado para situações específicas. Uma simulação computacional chamada CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) também pode ajudar a entender melhor como otimizar sistemas CRISPR.
Cas12a é outro sistema CRISPR amplamente investigado, com propriedades úteis para edição multiplexada.
CRISPR-Cas12a
Desde que o discutimos pela primeira vez em 2023, muito progresso foi feito na tecnologia Cas12a.
CRISPR-Cas12a é um sistema diferente do Cas9 em alguns aspectos:
- Fornece sítios de corte alternativos aos que o Cas9 pode fazer.
- problemas difíceis de resolver com Cas9 poderiam ser viáveis com Cas12.
- Ele corta o DNA de forma que deixa uma seção “pegajosa” ao invés do corte “reto” do Cas9 e pode ser cortado múltiplas vezes.
- Isso resulta em uma maior chance de edição gênica.
- 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.
- Mais de um gene pode ser modificado simultaneamente com o Cas12a.
Fonte: Wikipedia
É essa característica mais recente do Cas12a que despertou maior interesse entre os biólogos, já que muitas doenças ou engenharia genética requerem edição, inserção e/ou exclusão de múltiplos genes.
Tanto o Cas9 quanto o Cas12a podem suportar edição multiplexada. A adequação para uma doença específica depende da entrega, eficiência de edição e segurança, e não de uma incapacidade categórica do Cas9 de modificar múltiplos genes.
Enquanto isso, está se tornando claro que o CRISPR tem potencial muito além de curar doenças genéticas raras, com neurologia, câncer (oncologia) e questões metabólicas sendo as mais prováveis de melhorar ou salvar a vida de dezenas de milhões de pessoas.
Fonte: ARK Invest
Algumas terapias propostas podem se beneficiar da modificação de vários genes, mas a abordagem necessária depende da doença e do design do tratamento.
Estudo de Cas12a de Yale
Alvos Diversos
Antes de realizar edição de múltiplos genes em humanos, primeiro precisamos entender melhor o efeito de uma intervenção tão agressiva no genoma.
Os pesquisadores de Yale usaram camundongos de laboratório para engenheirar geneticamente células imunes, incluindo células T CD4+ e CD8+, células B e células dendríticas derivadas da medula óssea. Eles também modificaram genes relacionados ao câncer e tecidos hepáticos in vivo.
O material de edição genética CRISPR foi entregue a cada alvo com retrovírus, vírus adeno-associados e nanopartículas lipídicas, respectivamente.
Para ampliar a possibilidade do método, eles também usaram 2 variantes de Cas12a.
Verificando a Eficiência
Primeiro, os pesquisadores associaram a mutação a uma proteína fluorescente para verificar se estava sendo realizada corretamente.
Eles então verificaram como a eficiência da edição gênica variava dependendo dos órgãos alvo. Parece que fígado, cérebro, rins e pulmões estavam entre os mais fáceis para alcançar um alto nível de edição gênica in vivo.
Isso gera resultados muito promissores, já que esses órgãos são os mais importantes para os principais alvos médicos das futuras terapias CRISPR.
Potencial Prático
Uma vez que o conceito foi comprovado como promissor, os pesquisadores passaram a testar casos de uso de modificação de células imunes e células cancerosas.
No caso das células imunes, a eficiência de transformação, métrica que mede quanto do total de células expostas são geneticamente modificadas, foi notavelmente alta, atingindo de 90 a 100%.
Outro resultado notável, e requisito absoluto para qualquer aplicação potencial de terapias in vivo, é uma taxa muito alta de mutação no alvo. Isso significa que apenas o gene pretendido está sendo modificado, e ocorrem muito poucas edições fora do alvo.
DAKO
Avançando ainda mais a possibilidade da tecnologia CRISPR-Cas12a, os pesquisadores desenvolveram uma nova ativação e knockout de genes duplos (DAKO).
Isso significa que um único tratamento pode, posteriormente, dividir-se e produzir simultaneamente a ativação de um gene e a supressão de outro.
Este é um passo importante para modificar células com mecanismos bioquímicos complexos, por exemplo, uma proteína ativando um mecanismo e outra suprimi-lo. Ao realizar a edição gênica DAKO, torna-se possível tanto aumentar a atividade desejada além dos níveis normais quanto remover o sistema que inibiria esse efeito desejado.
Como retrocontroles indesejados ou mal gerenciados são frequentemente uma razão chave para a edição gênica não alcançar o esperado, este sistema DAKO pode provar ser uma revolução, especialmente em oncologia, neurologia e tratamentos metabólicos.
Modelos Animais
Este novo sistema de edição gênica usando Cas12a pode ser tão preciso quanto o Cas9, mas pode realizar múltiplas edições simultaneamente, e essas edições podem ser tanto a ativação quanto a supressão de genes.
Isso o torna um sistema perfeito para criar um novo modelo biológico no qual os biólogos podem testar suas hipóteses.
Esses modelos animais são muito importantes para testar tratamentos potenciais ou compreender melhor doenças complexas. Portanto, mesmo que nenhuma terapia usando Cas12a chegue ao mercado, isso por si só significaria que essa variante CRISPR terá um grande impacto nas pesquisas biotecnológicas futuras.
Avançando Mais
Como foi comprovado no estudo que a intensidade da edição gênica pode variar muito dependendo do órgão, é provável que melhorias adicionais possam ser alcançadas.
Um elemento chave provavelmente será testar novos vetores para o sistema de edição gênica, seja outros vírus ou outras nanocápsulas lipídicas. Em particular, vetores melhores para os órgãos menos afetados serão necessários para estudos ou doenças específicas.
A longo prazo, é mais provável que terapias de edição gênica para doenças complexas como câncer e problemas neurológicos usem um sistema mais semelhante a este sistema cas12a do que o Cas9 “tradicional” de gene único.
Empresa Cas12a
Editas
EDIT Gráfico de preços
A Editas foi fundada pela co‑descobridora do CRISPR-Cas9, Jennifer Doudna. A Editas começou a trabalhar com Cas9, mas agora está focada em uma versão proprietária do Cas12a 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 É Importante?”.
Fonte: Editas
Você também pode ler uma visão geral de todas as empresas de Jennifer Doudna no artigo correspondente “Principais Empresas de Jennifer Doudna para Ficar de Olho”.
A Editas está focada na Doença Falciforme (SCD) e na beta‑talassemia, 2 doenças onde perdeu a corrida pela primeira aprovação de tratamento para os concorrentes CRISPR Therapeutics e BlueBirdBio.
No geral, o programa SCD (recentemente renomeado reni-cel) foi adiado várias vezes, gerando preocupação entre os investidores, e desde então foi redirecionado para terapia in vivo a fim de diferenciá-lo das terapias SCD já aprovadas.
No entanto, a Editas possui patentes significativas sobre CRISPR-Cas12, que foram usadas por pesquisadores da University of New South Wales, Austrália, para desenvolver um teste rápido de COVID-19, ilustrando o potencial da tecnologia além da edição gênica.
A Editas também assinou em 2023 um acordo de US$ 50 milhões com a Vertex para que a empresa use a propriedade intelectual de Cas9 da Editas.
A Editas foca em outras versões de CRISPR além da “clássica” CRISPR-Cas9 e sua propriedade intelectual de pesquisa pode ser útil para estabelecer parcerias e gerar receitas sem um produto aprovado pela FDA, além de uma reserva de caixa que se estende até 2026.
À medida que o Cas12a parece se provar cada vez mais como um método best‑in‑class para edição de múltiplos genes, a expertise da Editas e o foco de seu pipeline nesta variante CRISPR podem se revelar uma aposta vencedora a longo prazo.
(Você pode ler mais sobre empresas CRISPR em nosso artigo correspondente “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”.)
Últimas Notícias sobre Editas
Estudos Referenciados:
1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Camundongos Cas12a-knock-in para edição genômica multiplexada, modelagem de doenças e engenharia de células imunes. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01371-2
