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Algumas espécies de tardígrados são altamente e invulgarmente resilientes a várias condições extremas fatais para a maioria das outras formas de vida. A base genética para estas capacidades excepcionais permanece indefinida. Pela primeira vez, investigadores da Universidade de Tóquio editaram com sucesso genes utilizando a técnica CRISPR numa espécie de tardígrado altamente resiliente, anteriormente impossível de estudar com ferramentas de edição de genoma. A entrega bem-sucedida do CRISPR a uma espécie tardígrada assexuada produz diretamente descendentes geneticamente editados. O design e a edição de genes tardígrados específicos permitem aos investigadores investigar quais são responsáveis pela resiliência tardígrada e como essa resiliência pode funcionar.
Se você já ouviu falar sobre tardígrados, sem dúvida já ouviu falar sobre suas habilidades incomuns de sobreviver a coisas como calor extremo, frio, seca e até mesmo o vácuo do espaço, que diferentes membros da espécie possuem. Então, naturalmente, atraem investigadores interessados em explorar estas novidades, não apenas por curiosidade, mas também para ver que aplicações poderão um dia ser possíveis se aprendermos os seus segredos.
“Para compreender os superpoderes dos tardígrados, primeiro precisamos de compreender a forma como os seus genes funcionam”, disse o professor associado Takekazu Kunieda, do Departamento de Ciências Biológicas. “Minha equipe e eu desenvolvemos um método para editar genes – adicionando, removendo ou sobrescrevendo-os – como você faria em dados de computador, em uma espécie muito tolerante de tardígrado, Ramazzottius varieornatus. Isso agora pode permitir que os pesquisadores estudem características genéticas dos tardígrados, assim como fariam com animais mais estabelecidos em laboratório, como moscas-das-frutas ou nematóides”.
A equipe usou uma técnica recentemente desenvolvida chamada CRISPR parental direto (DIPA-CRISPR), baseada na agora famosa técnica de edição genética CRISPR, que pode servir como um bisturi genético para cortar e modificar genes específicos com mais eficiência do que nunca. DIPA-CRISPR tem a vantagem de ser capaz de afetar o genoma da prole de um organismo alvo e já havia demonstrado que funciona em insetos, mas esta é a primeira vez que é usado em organismos que não são insetos, incluindo tardígrados. Ramazzottius varieornatus é uma espécie exclusivamente feminina que se reproduz assexuadamente, e quase todos os descendentes revelaram ter duas cópias idênticas do mesmo código editado, ao contrário de outros animais, tornando-o um candidato ideal para DIPA-CRISPR.
“Precisávamos simplesmente injetar ferramentas CRISPR programadas para direcionar genes específicos para remoção no corpo de um dos pais para obter descendentes modificados, conhecido como edição ‘knock-out’”, disse Koyuki Kondo, pesquisador do projeto na época do estudo (atualmente professor assistente do Departamento de Ciências da Vida do Instituto de Tecnologia de Chiba). “Também poderíamos obter descendentes geneticamente modificados por injeção de fragmentos extras de DNA que queremos incluir; isso é chamado de edição ‘knock-in’. A disponibilidade da edição knock-in permite que os pesquisadores editem com precisão os genomas tardígrados, permitindo-lhes, por por exemplo, controlar a forma como os genes individuais são expressos ou exibir as funções dos genes.”
A principal característica de resiliência que esta espécie demonstra é a capacidade de sobreviver à desidratação extrema por longos períodos. Foi demonstrado anteriormente que isso se devia parcialmente a um tipo especial de proteína gel em suas células. E esta característica é interessante porque também foi aplicada a células humanas. Kunieda e outros pesquisadores de tardígrados acham que vale a pena explorar se algo como um órgão humano inteiro poderia um dia ser desidratado e reidratado com sucesso sem degradação. Se isso for possível, poderá revolucionar a forma como os órgãos são doados, transportados e utilizados em cirurgias para salvar vidas.
“Entendo que algumas pessoas fiquem ansiosas com a edição genética, mas realizamos os experimentos de edição genética sob condições bem controladas e protegemos os organismos editados em um compartimento fechado”, disse Kunieda. “O CRISPR pode ser uma ferramenta incrível para compreender a vida e auxiliar em aplicações úteis que podem impactar positivamente o mundo. Os tardígrados não apenas nos oferecem um vislumbre de quais avanços médicos podem ser possíveis, mas sua gama de características notáveis significa que eles tiveram uma incrível história evolutiva , algo que esperamos contar ao compararmos seus genomas com criaturas intimamente relacionadas usando nossa nova técnica baseada em DIPA-CRIPSR.”
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