p Neste 14 de março, Foto de arquivo de 2016 bioquímica americana Jennifer A. Doudna, deixou, e a microbióloga francesa Emmanuelle Charpentier, direito, posa para uma foto em Frankfurt, Alemanha. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (Alexander Heinl / dpa via AP)
p O Prêmio Nobel de Química foi para dois pesquisadores na quarta-feira por uma ferramenta de edição de genes que revolucionou a ciência ao fornecer uma maneira de alterar o DNA, o código da vida - tecnologia que já está sendo usada para tentar curar uma série de doenças e criar melhores safras e gado. p Emmanuelle Charpentier da França e Jennifer A. Doudna dos Estados Unidos venceram pelo desenvolvimento do CRISPR-cas9, uma técnica muito simples para cortar um gene em um ponto específico, permitindo que os cientistas operem em falhas que são a causa raiz de muitas doenças.
p "Há um poder enorme nesta ferramenta genética, "disse Claes Gustafsson, presidente do Comitê Nobel de Química.
p Mais de 100 ensaios clínicos estão em andamento para estudar usando CRISPR para tratar doenças, e "muitos são muito promissores, "de acordo com Victor Dzau, presidente da Academia Nacional de Medicina.
p "Minha maior esperança é que seja usado para o bem, para descobrir novos mistérios da biologia e beneficiar a humanidade, "disse Doudna, que é afiliado à Universidade da Califórnia, Berkeley, e é pago pelo Howard Hughes Medical Institute, que também apóia o Departamento de Saúde e Ciência da Associated Press.
p O trabalho premiado abriu a porta para algumas questões éticas espinhosas:Quando a edição é feita após o nascimento, as alterações são limitadas a essa pessoa. Os cientistas temem que o CRISPR seja mal utilizado para fazer "bebês projetados" por meio da alteração de óvulos, embriões ou espermatozoides - mudanças que podem ser transmitidas às gerações futuras.
p A microbiologista francesa Emmanuelle Charpentier posa perto de uma estátua de Max Planck em Berlim, Alemanha, Quarta-feira, 7 de outubro, 2020. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (AP Photo / Markus Schreiber)
p Grande parte do mundo tomou conhecimento do CRISPR em 2018, quando o cientista chinês He Jiankui revelou que ajudou a fazer os primeiros bebês com edição genética do mundo, para tentar engendrar resistência à infecção pelo vírus da AIDS. Seu trabalho foi denunciado como experimentação humana insegura, e ele foi condenado à prisão na China.
p Em setembro, um painel internacional de especialistas divulgou um relatório dizendo que é muito cedo para tentar tais experimentos porque a ciência não é avançada o suficiente para garantir a segurança.
p "Ser capaz de editar genes seletivamente significa que você está brincando de Deus de certa forma, "disse o presidente da American Chemical Society, Luis Echegoyen, professor de química da Universidade do Texas El Paso.
p Dr. George Daley, reitor da Harvard Medical School, disse:"As novas tecnologias costumam apresentar essa dicotomia - há um imenso potencial para o benefício humano, especialmente para o tratamento de doenças, mas também o risco de má aplicação. "
p A microbiologista francesa Emmanuelle Charpentier fala com a mídia em Berlim, Alemanha, Quarta-feira, 7 de outubro, 2020. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (AP Photo / Markus Schreiber)
p Contudo, os cientistas elogiaram universalmente o grande potencial que a edição de genes tem para os pacientes atualmente.
p "Não há nenhum aspecto da pesquisa biomédica que não tenha sido tocado pelo CRISPR, "que tem sido usado para desenvolver melhores safras e para tentar curar doenças humanas, incluindo a célula falciforme, Infecção por HIV e formas hereditárias de cegueira, disse o Dr. Kiran Musunuru, um especialista em genética da Universidade da Pensilvânia que está pesquisando para doenças cardíacas.
p Doudna disse que o CRISPR também tem o potencial de ser usado para projetar plantas para armazenar mais carbono ou para resistir aos extremos das mudanças climáticas, dando aos pesquisadores a chance de "abordar os problemas urgentes que a humanidade está enfrentando".
p É a quarta vez em 119 anos de história dos prêmios que um Nobel de Ciências é concedido exclusivamente a mulheres.
p Charpentier, o líder de 51 anos da Unidade Max Planck para a Ciência de Patógenos em Berlim, disse que embora ela se considere antes de mais nada uma cientista, "reflete o fato de que a ciência se torna mais moderna e envolve mais líderes femininas."
p Neste 19 de maio, Foto de arquivo de 2015 A microbióloga francesa Emmanuelle Charpentier posa para uma foto em Brunswick, Alemanha. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (Peter Steffen / dpa via AP)
p “Espero que continue e ainda se desenvolva mais nessa direção, " ela disse, acrescentando que é "mais incômodo ser uma mulher na ciência do que ser um homem na ciência".
p Três vezes uma mulher ganhou um Nobel nas ciências sozinha; esta é a primeira vez que uma equipe feminina ganha um prêmio de ciências. Em 1911, Marie Curie foi a única ganhadora do prêmio de química, assim como Dorothy Crowfoot Hodgkin em 1964. Em 1983, Barbara McClintock ganhou o Nobel de medicina.
p A pesquisa inovadora feita por Charpentier e Doudna foi publicada em 2012, tornando a descoberta muito recente em comparação com muitas outras pesquisas ganhadoras do Nobel, que muitas vezes só é homenageado depois de décadas.
p Dr. Francis Collins, que liderou o esforço para mapear o genoma humano, disse que a tecnologia "mudou tudo" sobre como abordar doenças com uma causa genética.
p Neste 14 de março, Foto de arquivo de 2016 A microbióloga francesa Emmanuelle Charpentier posa para uma foto em Frankfurt, Alemanha. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (Alexander Heinl / dpa via AP)
p "Você pode traçar uma linha direta entre o sucesso do projeto do genoma humano e o poder do CRISPR-cas de fazer mudanças no livro de instruções, "disse Collins, diretor dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA, que ajudou a financiar o trabalho de Doudna.
p The Broad Institute, administrado conjuntamente por Harvard e MIT, esteve em uma briga judicial com os vencedores do Nobel sobre patentes da tecnologia CRISPR, e muitos outros cientistas fizeram um trabalho importante nisso, mas Doudna e Charpentier foram homenageados de forma mais consistente com prêmios por transformá-lo em uma ferramenta facilmente utilizável.
p Feng Zhang, o cientista Broad mais conhecido por esse trabalho, não fez nenhum comentário sobre os prêmios, mas o diretor do Broad, Eric Lander, parabéns por mensagem no Twitter para os vencedores. Outro cientista de edição de gene Broad, David Liu, observou no Twitter que o artigo de pesquisa seminal dos vencedores em 2012 foi citado em mais de 9, 500 vezes, ou cerca de uma vez a cada oito horas.
- p Essa terça-feira, 1 de dezembro, A imagem de combinação de arquivos de 2015 mostra Emmanuelle Charpentier, deixou, e Jennifer Doudna, ambos falando na cúpula internacional da Academia Nacional de Ciências sobre a segurança e a ética da edição de genes humanos, em Washington. O Prêmio Nobel de Química de 2020 foi concedido a Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna "pelo desenvolvimento de um método para edição de genoma". Um painel da Academia Sueca de Ciências em Estocolmo fez o anúncio na quarta-feira, 7 de outubro, 2020. (AP Photo / Susan Walsh, Arquivo)
- p Neste 14 de março, Foto de arquivo de 2016 A bioquímica americana Jennifer A. Doudna posa para uma foto em Frankfurt, Alemanha. A cientista francesa Emmanuelle Charpentier e a americana Jennifer A. Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por desenvolver um método de edição de genoma comparado a 'tesouras moleculares' que oferecem a promessa de um dia curar doenças genéticas. (Alexander Heinl / dpa via AP)
- p Neste 1º de dezembro, 2015, foto do arquivo, Jennifer Doudna, uma Universidade da Califórnia, Berkeley, co-inventor da ferramenta de edição de genes CRISPR que He Jiankui usou, palestra na cúpula internacional da National Academy of Sciences sobre segurança e ética na edição de genes humanos, em Washington. O Prêmio Nobel de Química de 2020 foi concedido a Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna "pelo desenvolvimento de um método para edição de genoma". Um painel da Academia Sueca de Ciências em Estocolmo fez o anúncio na quarta-feira, 7 de outubro, 2020. (AP Photo / Susan Walsh, Arquivo)
- p Professora Pernilla Wittung Stafshede, deixou, e Goran K. Hansson, Secretário-geral da Academia de Ciências, depois de anunciar os vencedores do Prêmio Nobel de Química de 2020 durante uma coletiva de imprensa na Real Academia de Ciências da Suécia, em Estocolmo, Suécia, Quarta-feira, 7 de outubro, 2020. O Prêmio Nobel de Química de 2020 foi concedido a Emmanuelle Charpentier, deixado na tela, e Jennifer Doudna "pelo desenvolvimento de um método para edição do genoma." (Henrik Montgomery / TT via AP)
p O Nobel vem com uma medalha de ouro e 10 milhões de coroas suecas (mais de US $ 1,1 milhão), cortesia de um legado deixado há mais de um século pelo criador do prêmio, Alfred nobel, o inventor da dinamite.
p Na segunda-feira, o Nobel de medicina foi concedido pela descoberta do vírus da hepatite C, que destrói o fígado. O prêmio de física de terça-feira homenageou avanços na compreensão dos buracos negros. Os prêmios da literatura, paz e economia serão premiados nos próximos dias.
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Anúncio da Fundação Nobel:
p A Real Academia Sueca de Ciências decidiu conceder o Prêmio Nobel de Química 2020 para
p Emmanuelle Charpentier
Unidade Max Planck para a Ciência de Patógenos, Berlim, Alemanha
p Jennifer A. Doudna
Universidade da Califórnia, Berkeley, EUA
p "para o desenvolvimento de um método para edição de genoma"
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Tesouras genéticas:uma ferramenta para reescrever o código da vida
p Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna descobriram uma das ferramentas mais afiadas da tecnologia genética:a tesoura genética CRISPR / Cas9. Usando estes, pesquisadores podem mudar o DNA de animais, plantas e microrganismos com altíssima precisão. Esta tecnologia teve um impacto revolucionário nas ciências da vida, está contribuindo para novas terapias contra o câncer e pode realizar o sonho de curar doenças hereditárias.
p Os pesquisadores precisam modificar os genes nas células se quiserem descobrir o funcionamento interno da vida. Isso costumava ser demorado, trabalho difícil e às vezes impossível. Usando a tesoura genética CRISPR / Cas9, agora é possível mudar o código da vida ao longo de algumas semanas.
p "Há um poder enorme nesta ferramenta genética, que afeta a todos nós. Não só revolucionou a ciência básica, mas também resultou em colheitas inovadoras e levará a novos tratamentos médicos inovadores, "diz Claes Gustafsson, presidente do Comitê Nobel de Química.
p Como tantas vezes na ciência, a descoberta dessas tesouras genéticas foi inesperada. Durante os estudos de Emmanuelle Charpentier sobre Streptococcus pyogenes, uma das bactérias que mais prejudicam a humanidade, ela descobriu uma molécula até então desconhecida, tracrRNA. Seu trabalho mostrou que o tracrRNA faz parte do antigo sistema imunológico da bactéria, CRISPR / Cas, que desarma os vírus pela clivagem de seu DNA.
p Charpentier publicou sua descoberta em 2011. No mesmo ano, ela iniciou uma colaboração com Jennifer Doudna, um bioquímico experiente com vasto conhecimento de RNA. Juntos, eles conseguiram recriar a tesoura genética da bactéria em um tubo de ensaio e simplificar os componentes moleculares da tesoura para que fossem mais fáceis de usar.
p Em um experimento que marcou época, eles então reprogramaram a tesoura genética. Em sua forma natural, a tesoura reconhece DNA de vírus, mas Charpentier e Doudna provaram que podem ser controlados de forma que possam cortar qualquer molécula de DNA em um local predeterminado. Onde o DNA é cortado, é fácil reescrever o código da vida.
p Desde que Charpentier e Doudna descobriram as tesouras genéticas CRISPR / Cas9 em 2012, seu uso explodiu. Esta ferramenta contribuiu para muitas descobertas importantes na pesquisa básica, e pesquisadores de plantas têm sido capazes de desenvolver safras que resistem a mofo, pragas e secas. Em medicina, ensaios clínicos de novas terapias contra o câncer estão em andamento, e o sonho de ser capaz de curar doenças hereditárias está prestes a se tornar realidade. Essas tesouras genéticas levaram as ciências da vida a uma nova época e, de muitas maneiras, estão trazendo o maior benefício para a humanidade.
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p Uma das atrações da ciência é que ela é imprevisível - você nunca pode saber com antecedência aonde uma ideia ou pergunta pode nos levar. Às vezes, uma mente curiosa encontrará um beco sem saída, às vezes encontrará um labirinto espinhoso que leva anos para navegar. Mas, agora e novamente, ela percebe que é a primeira pessoa a contemplar um horizonte de possibilidades incalculáveis.
p O editor de genes chamado CRISPR-Cas9 é uma dessas descobertas inesperadas com potencial de tirar o fôlego. Quando Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna começaram a investigar o sistema imunológico de uma bactéria Streptococcus, uma ideia era que talvez pudessem desenvolver uma nova forma de antibiótico. Em vez de, eles descobriram uma ferramenta molecular que pode ser usada para fazer incisões precisas no material genético, tornando possível mudar facilmente o código da vida.
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Uma ferramenta poderosa que afeta a todos
p Apenas oito anos após sua descoberta, essas tesouras genéticas remodelaram as ciências da vida. Os bioquímicos e biólogos celulares agora podem investigar facilmente as funções de diferentes genes e seu possível papel na progressão da doença. No melhoramento de plantas, os pesquisadores podem dar às plantas características específicas, como a capacidade de resistir à seca em um clima mais quente. Em medicina, este editor de genes está contribuindo para novas terapias contra o câncer e os primeiros estudos que tentam curar doenças hereditárias.
p Existem exemplos quase infinitos de como o CRISPR-Cas9 pode ser usado, que também incluem aplicações antiéticas. Tal como acontece com todas as tecnologias poderosas, essas tesouras genéticas precisam ser regulamentadas. Mais sobre isso mais tarde.
p Em 2011, nem Emmanuelle Charpentier nem Jennifer Doudna tinham qualquer ideia de que seu primeiro encontro, em um café em Porto Rico, foi um encontro de mudança de vida. Começaremos apresentando Charpentier, que inicialmente propôs sua colaboração.
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Charpentier é fascinado por bactérias patogênicas
p Algumas pessoas a chamam de dirigida, atento e minucioso. Outros dizem que Emmanuelle Charpentier sempre busca o inesperado. Ela própria, ela cita Louis Pasteur, "A chance favorece a mente preparada". O desejo de fazer novas descobertas e o desejo de ser livre e independente têm governado seu caminho. Incluindo seus estudos de doutorado no Institut Pasteur em Paris, ela morou em cinco países diferentes, sete cidades diferentes e trabalhou em dez instituições diferentes.
p Seus arredores e abordagens mudaram, mas a maior parte de sua pesquisa tem um denominador comum:bactérias patogênicas. Por que eles são tão agressivos? Como eles desenvolvem sua resistência aos antibióticos? E é possível encontrar novos tratamentos que possam impedir seu progresso?
p Em 2002, quando Emmanuelle Charpentier iniciou seu próprio grupo de pesquisa na Universidade de Viena, ela se concentrou em uma das bactérias que causam os maiores danos à humanidade:Streptococcus pyogenes. Todo ano, infecta milhões de pessoas, frequentemente causando infecções facilmente tratáveis, como amigdalite e impetigo. Contudo, também pode causar sepse com risco de vida e quebrar os tecidos moles do corpo, dando-lhe uma reputação de 'comedor de carne'.
p Para entender melhor o S. pyogenes, Charpentier começou investigando exaustivamente como os genes dessa bactéria são regulados. Esta decisão foi o primeiro passo no caminho para a descoberta da tesoura genética - mas antes de prosseguirmos nessa estrada, vamos descobrir mais sobre Jennifer Doudna. Porque enquanto Charpentier está fazendo estudos detalhados de S. pyogenes, Doudna ouve - pela primeira vez - uma abreviatura que ela acha que soa mais nítida.
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Ciência - tanto aventura quanto história de detetive
p Mesmo sendo uma criança crescendo no Havaí, Jennifer Doudna tinha um forte desejo de saber das coisas. Um dia, seu pai colocou o livro de James Watson, The Double Helix, em sua cama. Essa história de detetive sobre como James Watson e Francis Crick resolveram a estrutura da molécula de DNA era diferente de tudo que ela havia lido em seus livros escolares. Ela foi cativada pelo processo científico e percebeu que ciência é mais do que fatos.
p Contudo, quando ela começou a resolver mistérios científicos, sua atenção não estava no DNA, mas em seu irmão molecular:RNA. Em 2006 - quando a conhecemos - ela está liderando um grupo de pesquisa na Universidade da Califórnia, Berkeley, e tem experiência de duas décadas de trabalho com RNA. Ela tem uma reputação de pesquisadora de sucesso com faro para projetos inovadores, e recentemente entrou em um campo novo e estimulante:a interferência de RNA.
p Por muitos anos, pesquisadores acreditavam que eles entendiam a função básica do RNA, mas de repente eles descobriram muitas pequenas moléculas de RNA que ajudam a regular a atividade dos genes nas células. O envolvimento de Jennifer Doudna na interferência de RNA é a razão pela qual, em 2006, ela recebe um telefonema de um colega de outro departamento.
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As bactérias carregam um antigo sistema imunológico
p Seu colega, quem é um microbiologista, diz a Doudna sobre uma nova descoberta:quando os pesquisadores comparam o material genético de bactérias muito diferentes, bem como archaea (um tipo de microorganismo), eles encontram sequências de DNA repetitivas que são surpreendentemente bem preservadas. O mesmo código aparece repetidamente, mas entre as repetições existem sequências únicas que diferem. É como se a mesma palavra fosse repetida entre cada frase única de um livro.
p Essas matrizes de sequências repetidas são chamadas de repetições palindrômicas curtas regularmente espaçadas em cluster, abreviado como CRISPR. O interessante é que o único, sequências não repetitivas em CRISPR parecem corresponder ao código genético de vários vírus, então, o pensamento atual é que esta é uma parte de um antigo sistema imunológico que protege bactérias e arqueas de vírus. A hipótese é que, se uma bactéria conseguiu sobreviver a uma infecção por vírus, ele adiciona um pedaço do código genético do vírus em seu genoma como uma memória da infecção.
p Ninguém ainda sabe como tudo isso funciona, diz o colega dela, mas a suspeita é que o mecanismo usado pelas bactérias para neutralizar um vírus seja semelhante ao estudado por Doudna:a interferência de RNA.
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Doudna mapeia um maquinário complexo
p Esta notícia é notável e emocionante. Se for verdade que as bactérias têm um sistema imunológico antigo, então isso é um grande negócio. O senso de intriga molecular de Jennifer Doudna ganha vida e ela começa a aprender tudo o que pode sobre o sistema CRISPR.
p Acontece que, além das sequências CRISPR, pesquisadores descobriram genes especiais que eles chamaram de associados a CRISPR, abreviado como cas. O que Doudna acha interessante é que esses genes são muito semelhantes aos genes que codificam para proteínas já conhecidas que se especializam em desenrolar e cortar DNA. Então, as proteínas Cas têm a mesma função? Eles clivam o DNA do vírus?
p Ela coloca seu grupo de pesquisa para trabalhar e, depois de alguns anos, eles conseguiram revelar a função de várias proteínas Cas diferentes. Em paralelo, um punhado de outros grupos de pesquisa em outras universidades está estudando o sistema CRISPR / Cas recém-descoberto. Seu mapeamento mostra que o sistema imunológico das bactérias pode assumir formas muito diferentes. O sistema CRISPR / Cas estudado por Doudna pertence à classe 1; é um mecanismo complexo que requer muitas proteínas Cas diferentes para desarmar um vírus. Os sistemas de classe 2 são significativamente mais simples porque precisam de menos proteínas. Em outra parte do mundo, Emmanuelle Charpentier acaba de encontrar um sistema assim. De volta para ela.
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Uma peça nova e desconhecida do quebra-cabeça do sistema CRISPR
p Quando deixamos Emmanuelle Charpentier, ela morava em Viena, mas em 2009 ela mudou-se para uma posição com boas oportunidades de pesquisa na Universidade de Umeå, no norte da Suécia. Ela foi avisada sobre se mudar para uma parte tão remota do mundo, mas o longo, O inverno sombrio permite-lhe muita paz e sossego para trabalhar.
p E ela precisa disso. Ela também está interessada em pequenas, moléculas de RNA reguladoras de genes e, trabalhando com pesquisadores em Berlim, ela mapeou os pequenos RNAs encontrados em S. pyogenes. Os resultados deram a ela muito em que pensar, porque uma das pequenas moléculas de RNA que existe em grandes quantidades nesta bactéria é uma variante ainda desconhecida, e o código genético para esse RNA está muito próximo da sequência CRISPR peculiar do genoma da bactéria.
p As semelhanças entre os dois fazem Charpentier suspeitar que eles estão ligados. Uma análise cuidadosa de seus códigos genéticos também revela que uma parte da pequena e desconhecida molécula de RNA corresponde à parte do CRISPR que se repete. É como encontrar duas peças de um quebra-cabeça que se encaixem perfeitamente.
p Charpentier nunca havia trabalhado com CRISPR, mas seu grupo de pesquisa inicia algum trabalho de detetive microbiológico completo para mapear o sistema CRISPR em S. pyogenes. Este sistema, que pertence à classe 2, já era conhecido por exigir apenas uma única proteína Cas, Cas9, para clivar o DNA do vírus. Charpentier mostra que a desconhecida molécula de RNA, que é denominado RNA crispr transativador (tracrRNA), também tem uma função decisiva; é necessário que o RNA longo que é criado a partir da sequência CRISPR no genoma amadureça em sua forma ativa.
p Após experimentação intensiva e direcionada, Emmanuelle Charpentier publica a descoberta do tracrRNA em março de 2011. Ela sabe que está seguindo algo muito emocionante. Ela tem muitos anos de experiência em microbiologia e em sua investigação contínua do sistema CRISPR-Cas9 ela deseja cooperar com um bioquímico. Jennifer Doudna é a escolha natural. Então, naquela primavera, quando Charpentier é convidada para uma conferência em Porto Rico para falar sobre suas descobertas, seu objetivo é conhecer este pesquisador qualificado de Berkeley.
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Uma reunião de mudança de vida em um café porto-riquenho
p Por coincidência, eles se encontram em um café no segundo dia da conferência. Um colega de Doudna os apresenta um ao outro e, o dia seguinte, Charpentier propõe que eles explorem as partes antigas da capital juntos. Enquanto caminham pelas ruas de paralelepípedos, eles começam a falar sobre suas pesquisas. Charpentier se pergunta se Doudna está interessada em uma colaboração - ela gostaria de participar do estudo da função de Cas9 no sistema simples de classe 2 de S. pyogenes?
p Jennifer Doudna está intrigada, e eles e seus colegas fazem planos para o projeto por meio de reuniões digitais. Sua suspeita é que CRISPR-RNA é necessário para identificar o DNA de um vírus, e que Cas9 é a tesoura que corta a molécula de DNA. Contudo, nada acontece quando eles testam isso in vitro. A molécula de DNA permanece intacta. Porque? Há algo de errado com as condições experimentais? Ou o Cas9 tem uma função totalmente diferente?
p Depois de muito brainstorming e vários experimentos fracassados, os pesquisadores finalmente adicionaram tracrRNA aos seus testes. Anteriormente, eles acreditavam que o tracrRNA só era necessário quando o CRISPR-RNA foi clivado em sua forma ativa, mas assim que Cas9 teve acesso ao tracrRNA, o que todos estavam esperando realmente aconteceu:a molécula de DNA foi clivada em duas partes.
p Soluções evolucionárias muitas vezes surpreendem os pesquisadores, mas isso foi algo extraordinário. A arma que os estreptococos desenvolveram como proteção contra vírus é simples e eficaz, mesmo brilhante. A história das tesouras genéticas poderia ter parado aqui; Charpentier e Doudna descobriram um mecanismo fundamental em uma bactéria que causa grande sofrimento para a humanidade. Essa descoberta foi surpreendente por si só, mas o acaso favorece mentes preparadas.
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Um experimento que marcou época
p Os pesquisadores decidem tentar simplificar a tesoura genética. Usando seus novos conhecimentos sobre tracr-RNA e CRISPR-RNA, eles descobriram como fundir os dois em uma única molécula, que eles chamaram de RNA guia. Com esta variante simplificada da tesoura genética, eles então realizam um experimento que marca uma época:eles investigam se podem controlar essa ferramenta genética para que ela corte o DNA em um local decidido pelos pesquisadores.
p Por esta hora, os pesquisadores sabem que estão próximos de um grande avanço. Eles pegam um gene que já está em um freezer no laboratório de Doudna e selecionam cinco locais diferentes onde o gene deve ser clivado. Eles então mudam a parte CRISPR da tesoura para que seu código corresponda ao código onde os cortes serão feitos. O resultado foi impressionante. As moléculas de DNA foram clivadas exatamente nos lugares certos.
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Tesouras genéticas mudam as ciências da vida
p Logo após Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna publicarem sua descoberta da tesoura genética CRISPR / Cas9 em 2012, vários grupos de pesquisa demonstram que esta ferramenta pode ser usada para modificar o genoma em células de camundongos e humanos, levando a um desenvolvimento explosivo. Anteriormente, mudando os genes em uma célula, planta ou organismo consumia muito tempo e às vezes era impossível. Usando a tesoura genética, os pesquisadores podem - em princípio - fazer cortes em qualquer genoma que desejarem. Depois disto, é fácil utilizar os sistemas naturais da célula para o reparo do DNA, de modo que eles reescrevam o código da vida.
p Como essa ferramenta genética é tão fácil de usar, agora é amplamente difundido na pesquisa básica. É usado para alterar o DNA de células e animais de laboratório com o objetivo de compreender como os diferentes genes funcionam e interagem, como durante o curso de uma doença.
p A tesoura genética também se tornou uma ferramenta padrão no melhoramento de plantas. Os métodos usados anteriormente por pesquisadores para modificar genomas de plantas frequentemente exigiam a adição de genes para resistência a antibióticos. Quando as safras foram plantadas, havia o risco de essa resistência aos antibióticos se espalhar para os microrganismos circundantes. Graças à tesoura genética, os pesquisadores não precisam mais usar esses métodos antigos, pois agora eles podem fazer alterações muito precisas no genoma. Entre outras coisas, eles editaram os genes que fazem o arroz absorver metais pesados do solo, levando a variedades de arroz melhoradas com níveis mais baixos de cádmio e arsênico. Os pesquisadores também desenvolveram culturas que resistem melhor à seca em um clima mais quente, e que resistem a insetos e pragas que, de outra forma, teriam de ser tratados com pesticidas.
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Esperança de cura de doenças hereditárias
p Em medicina, as tesouras genéticas estão contribuindo para novas imunoterapias para o câncer e testes estão em andamento para realizar um sonho - curar doenças hereditárias. Os pesquisadores já estão realizando ensaios clínicos para investigar se eles podem usar CRISPR / Cas9 para tratar doenças do sangue, como anemia falciforme e beta talassemia, bem como doenças oculares hereditárias.
p Eles também estão desenvolvendo métodos para reparar genes em órgãos grandes, como o cérebro e os músculos. Experimentos com animais mostraram que vírus especialmente concebidos podem entregar a tesoura genética às células desejadas, tratamento de modelos de doenças hereditárias devastadoras, como distrofia muscular, atrofia muscular espinhal e doença de Huntington. Contudo, a tecnologia precisa de mais refinamento antes de poder ser testada em humanos.
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O poder da tesoura genética requer regulamentação
p Juntamente com todos os seus benefícios, tesouras genéticas também podem ser mal utilizadas. Por exemplo, esta ferramenta pode ser usada para criar embriões geneticamente modificados. Contudo, por muitos anos, existem leis e regulamentos que controlam a aplicação da engenharia genética, que incluem proibições de modificar o genoma humano de uma forma que permita que as mudanças sejam herdadas. Também, experimentos que envolvam humanos e animais devem sempre ser revisados e aprovados por comitês de ética antes de serem realizados.
p Uma coisa é certa:essas tesouras genéticas afetam a todos nós. Enfrentaremos novos problemas éticos, mas esta nova ferramenta pode muito bem contribuir para resolver muitos dos desafios que a humanidade enfrenta agora. Através de sua descoberta, Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna desenvolveram uma ferramenta química que levou as ciências da vida a uma nova época. Eles nos fizeram olhar para um vasto horizonte de potencial inimaginável e, ao longo do caminho - conforme exploramos esta nova terra - temos a garantia de fazer novas e inesperadas descobertas. p © 2020 Associated Press. Todos os direitos reservados. Este material não pode ser publicado, transmissão, reescrito ou redistribuído sem permissão.