Pesquisa de cientistas sobre edição de RNA ilumina possíveis tratamentos que salvam vidas para doenças genéticas
Nocaute do gene RTCB com CRISPR-Cas9. A) Esquema da estratégia de nocaute. B) Diagrama mostrando a estrutura exon-íntron do gene RTCB (parte superior) e sequências direcionadas com Cas9 (meio e parte inferior). C) Eficiência de nocaute RTCB em células a granel. D) Quantificação da eficiência de nocaute de RTCB em clones de células 293T. E e F) Os clones #17 e #18, indicados com setas pretas em (D), foram lisados e os lisados foram sondados com anticorpos anti-RTCB ou anti-ACTB. Crédito:Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adk5518 Uma equipe da Montana State University publicou este mês uma pesquisa que mostra como o RNA, o primo químico próximo do DNA, pode ser editado usando CRISPRs. O trabalho revela um novo processo em células humanas que tem potencial para tratar uma ampla variedade de doenças genéticas.
Os pesquisadores de pós-doutorado Artem Nemudryi e Anna Nemudraia conduziram a pesquisa ao lado de Blake Wiedenheft, professor do Departamento de Microbiologia e Biologia Celular da Faculdade de Agricultura da MSU. O artigo, intitulado "Reparação de quebras de RNA guiadas por CRISPR permite a excisão de RNA específica do local em células humanas", foi publicado on-line em 25 de abril na revista Science. e constitui o mais recente avanço na exploração contínua da equipe de aplicações CRISPR para engenharia genética programável.
CRISPR, que significa Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, é um tipo de sistema imunológico que as bactérias usam para reconhecer e combater vírus. Wiedenheft, um dos principais pesquisadores CRISPR do país, disse que o sistema tem sido usado há anos para cortar e editar DNA, mas que a aplicação de tecnologia semelhante ao RNA não tem precedentes.
A edição do DNA usa uma proteína associada ao CRISPR chamada Cas9, enquanto a edição do RNA requer o uso de um sistema CRISPR diferente, chamado tipo III.
“Em nosso trabalho anterior, usamos CRISPRs tipo III para editar o RNA viral em um tubo de ensaio”, disse Nemudryi. "Mas nos perguntamos:podemos programar a manipulação do RNA em uma célula humana viva?"
Para explorar essa questão, a equipe programou proteínas CRISPR tipo III para cortar o RNA contendo uma mutação que causa a fibrose cística, restaurando a função celular.
“Estávamos confiantes de que poderíamos usar esses sistemas CRISPR para cortar o RNA de maneira programável, mas ficamos todos surpresos quando sequenciamos o RNA e percebemos que a célula havia costurado o RNA novamente de uma forma que removeu a mutação”, disse Wiedenheft.
Nemudryi observou que o RNA é transitório dentro da célula; está constantemente sendo destruído e substituído.
“A crença geral é que não há muito sentido em reparar o RNA”, disse ele. “Especulamos que o RNA seria reparado em células humanas vivas, e isso acabou sendo verdade”.
Wiedenheft orientou os dois pesquisadores de pós-doutorado desde sua chegada à MSU, há quase seis anos, e disse que o impacto de suas contribuições científicas levará a avanços significativos e contínuos.
“O trabalho realizado por Artem e Anna sugere que a reparação do RNA pode ser um aspecto fundamental da biologia e que o aproveitamento desta actividade pode levar a novas curas que salvam vidas”, disse Wiedenheft. “Artem e Anna são dois dos cientistas mais brilhantes que já conheci e estou confiante de que o seu trabalho terá um impacto duradouro na humanidade.”
A edição de RNA tem aplicações importantes na busca de tratamentos para doenças genéticas, disse Nemudryi. O RNA é uma cópia temporária do DNA de uma célula, que serve como modelo. Manipular o modelo através da edição do DNA pode causar alterações colaterais indesejadas e potencialmente irreversíveis, mas como o RNA é uma cópia temporária, disse ele, as edições feitas são essencialmente reversíveis e apresentam muito menos riscos.
“As pessoas usaram o Cas9 para quebrar o DNA e estudar como as células reparam essas quebras. Depois, com base nesses padrões, melhoraram os editores do Cas9”, disse Nemudraia. "Aqui, esperamos que o mesmo aconteça com a edição de RNA. Criamos uma ferramenta que nos permite estudar como as células reparam seu RNA, e esperamos usar esse conhecimento para tornar os editores de RNA mais eficientes."
Na nova publicação, a equipe mostra que uma mutação que causa fibrose cística pode ser removida com sucesso do RNA. Mas esta é apenas uma das milhares de mutações conhecidas que causam doenças. A questão de quantos deles poderiam ser abordados com esta nova tecnologia de edição de RNA orientará o trabalho futuro de Nemudryi e Nemudraia à medida que concluem seu treinamento de pós-doutorado na MSU e se preparam para cargos docentes na Universidade da Flórida neste outono. Ambos atribuíram a Wiedenheft um mentor que mudou vidas.
“Blake nos ensinou a não ter medo de testar ideias”, disse Nemudraia. "Como cientista, você deve ser corajoso e não ter medo de falhar. A edição e reparo de RNA é a terra incógnita. É assustador, mas também emocionante. Você sente que está trabalhando no limite da ciência, ultrapassando os limites até onde ninguém conseguiu. Antes de."
