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NO COMEÇO dias de edição de genes, os biólogos tinham um kit de ferramentas moleculares que se assemelhava a uma prensa tipográfica. Ou seja, alterar o DNA era um processo confuso e trabalhoso de carregar genes em vírus ligados a células-alvo. Envolvia mais do que uma quantidade razoável de cruzamentos de dedos. Hoje, os cientistas têm o equivalente genético do Microsoft Word e estão começando a editar o DNA quase tão facilmente quanto os engenheiros de software modificam o código. O evento precipitante? Chame-o de Grande Terremoto Crispr de 2012.
Se você está perguntando “O que é Crispr?” a resposta curta é que é uma nova classe revolucionária de ferramenta molecular que os cientistas podem usar para atingir e cortar com precisão qualquer tipo de material genético. Os sistemas Crispr são os métodos mais rápidos, fáceis e baratos que os cientistas já tiveram para manipular o código da vida em qualquer organismo na Terra, incluindo humanos. É, simplesmente, a primeira tecnologia verdadeiramente capaz de mudar a química fundamental de quem somos.
A resposta longa é que Crispr significa Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats. Um sistema Crispr consiste em uma proteína com recursos de captura de sequência e um guia genético de GPS. Esses sistemas evoluíram naturalmente em todo o reino bacteriano como forma de lembrar e se defender contra vírus invasores. Mas pesquisadores descobriram recentemente que poderiam redirecionar esse sistema imunológico primordial para alterar genomas com precisão, desencadeando um boom de bilhões de dólares em hackers de DNA.
Todos os setores estão jogando dinheiro louco na Crispr – farmacêutica, agricultura, energia, fabricação de materiais, você escolhe. Até os caras da erva querem entrar. As empresas estão usando para fazer culturas que combatem as mudanças climáticas, algas que exalam biocombustíveis, mosquitos autoexterminadores – e, sim, potenciais tratamentos para o Covid-19. Pesquisadores acadêmicos adotaram quase universalmente o Crispr para entender mais profundamente a biologia de seus organismos-modelo. Apoiando essa bonança de biohacking está uma cadeia de suprimentos de back-end Crispr cada vez mais lotada: empresas construindo ferramentas de design de editor de genes e enviando RNAs sintéticos ou linhas de células pré-Crispr’d para as portas dessas empresas. Até agora, porém, muito poucos produtos aprimorados com Crispr chegaram às mãos de consumidores reais. Em seu lugar, manchetes hiperbólicas dispararam as maiores esperanças e temores da sociedade em relação à tecnologia, desde salvar espécies quase extintas até desencadear uma corrida armamentista de superbebês.
Em novembro de 2018, um cientista chinês chamado He Jiankui surpreendeu o mundo com alegações de que ele havia Crispr’d os primeiros humanos em um experimento repleto de violações éticas. O escândalo de desdobramento rápido despertou cientistas e autoridades governamentais de todo o mundo para abordar a necessidade agora urgente de descobrir como regular uma tecnologia tão poderosa. Crispr pode ter dado à luz crianças de designer mais rápido do que se pensava ser possível. Mas ainda está longe de acabar com as doenças, a fome ou as mudanças climáticas. Talvez nunca vá. Crispr, no entanto, já está começando a remodelar o mundo físico ao nosso redor de maneiras muito menos radicais, um par de bases por vez.
A História da Crispr
Tudo começou com iogurte. Para fazê-lo, os produtores de laticínios empregam há muito tempo a ajuda de Streptococcus thermophilus, bactérias que engolem a lactose no leite e eliminam o ácido lático. Não foi até 2005, porém, que um jovem microbiologista chamado Rodolphe Barrangou descobriu que S. thermophilus continha pedaços estranhos de sequências de DNA repetidas – Crisprs – e que essas sequências o mantinham a salvo dos vírus que podem atacá-lo e resultar em deterioração. (Se o termófilo desaparecer, as bactérias mais desagradáveis podem se mover e se alimentar da lactose, arruinando o produto.)
Em pouco tempo, a DuPont comprou a empresa dinamarquesa para a qual Barrangou trabalhava e começou a usar cepas que transportam esse Crispr natural para proteger todas as suas culturas de iogurte e queijo. Como a DuPont detém cerca de 50% do mercado global de laticínios, você provavelmente já comeu queijo otimizado para Crispr em sua pizza.
Durante todo o tempo, os custos de sequenciamento de genes estavam despencando e cientistas pesquisadores de todo o mundo estavam montando os genomas das bactérias. Ao fazê-lo, encontraram Crisprs em todos os lugares – mais da metade do reino bacteriano acabou por tê-los. Muitas vezes, essas sequências eram flanqueadas por um conjunto de genes que codificam uma classe de enzimas de corte de fita chamadas endonucleases. Os cientistas suspeitavam que eles estivessem envolvidos nesse sistema imunológico primitivo, mas como exatamente?
O principal insight veio de um bug particularmente desagradável – aquele que causa faringite estreptocócica. Seu sistema Crispr fez duas sequências de RNA que se ligaram a uma endonuclease em forma de molusco chamada Cas9. Como um GPS genético, essas sequências direcionavam a enzima para uma fita de DNA complementar às sequências de RNA. Quando chegou lá, Cas9 mudou de forma, pegando o DNA e cortando-o em dois. Os biólogos moleculares que fizeram essa descoberta – Jennifer Doudna e Emmanuelle Charpentier – demonstraram o corte programável de Crispr em trechos circulares de DNA flutuando em tubos de ensaio. Publicaram seu trabalho em Ciência em 2012, mas não antes de patentear a tecnologia como ferramenta de engenharia genética. Se você simplesmente trocar o guia de RNA, você pode enviar Cas9 para qualquer lugar – para o gene que causa a doença de Huntington, digamos, e cortá-lo. Crispr, eles perceberam, seria o motor de dobra de um biólogo molecular.
Seis meses depois, um biólogo molecular do Broad Institute of MIT e Harvard chamado Feng Zhang publicou um artigo na Science mostrando que Crispr-Cas9 poderia editar células humanas também. Na verdade, com os guias genéticos certos, você pode Crispr praticamente qualquer coisa. Isso significava que poderia ser usado em medicamentos de próxima geração que poderiam fazer coisas como apagar defeitos genéticos e sobrecarregar as defesas naturais do corpo contra o câncer. E isso significava muito dinheiro.
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