Molécula bacteriana é usada como ferramenta de precisão para edição genética e se mostra útil no combate ao câncer

 

Desde  a publicação do genoma humano, há mais de 15 anos, cientistas de todo o mundo vasculharam o código genético em busca de busca de alterações relacionadas ao câncer que possam explicar a doença e servir de alvo para medicamento e base para novas terapias. A edição genética, no entanto, pouco avançou nesse período. Os métodos empregados até então
eram falhos e custosos. Mas esse cenário está mudando com a descoberta recente de um  mecanismo capaz de editar com precisão o material genético: o Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ou CRISPR (lê-se crísper).

A sigla é complicada, mas o funcionamento ésimples. Trata-se do “sistema imune” das bactérias, que evoluiu para protegê-las do ataque de vírus. O CRISPR é uma molécula presente nesses microrganismos que, juntamente com a proteína Cas9, funciona como uma tesoura inteligente que performa microcirurgias no DNA em locais específicos. No caso de um ataque de vírus, o sistema detecta uma determinada sequência de DNA do invasor e usa a Cas9 para cortar com precisão o material genético.

Nas bactérias, essa sequência é incorporada ao plasmídeo e funciona como uma memória, servindo para ativar a defesa em um próximo ataque. Já para a ciência, o mecanismo pode ser usado para localizar e editar rápida e facilmente qualquer gene de qualquer célula desejada. O sistema pode ser útil para desvendar o processo de transformação de uma célula saudável em cancerígena. Uma possibilidade de estudo, já em curso, se vale do desligamento sistemático de diversos genes para compreender o seu papel no surgimento do câncer.

“É uma ferramenta fantástica que veio para ficar”, comenta o oncologista clínico e pesquisador Carlos Gil Ferreira, diretor institucional do Grupo Oncologia D’Or. “Para a pesquisa do câncer, ela tem o mesmo impacto que o PCR teve quinze anos atrás.” A técnica causa ainda mais  entusiasmo pela possibilidade de uso para editar geneticamente os linfócitos, tornando-os resistentes aos mecanismos que o tumor usa para desativar o sistema imune. A ferramenta promete elevar a imunoterapia a outro nível. Em vez de se valer de anticorpos monoclonais para tratar pacientes como fazemos hoje, o CRISPR abre caminho para usar as células do próprio paciente no combate ao câncer.

crispr

“Tentativas parecidas com essa estratégia de modificação genética de células, vírus e mesmo bactérias para atacar o câncer já vêm acontecendo há décadas, desde 1990. A vantagem do CRISPR é que, comparado com as tecnologias que existiam até hoje, ele é mais simples, mais barato e mais preciso”, avalia o oncologista e pesquisador do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOR) Marcelo Reis. “Usar o CRISPR para fazer isso foi o casamento perfeito entre um mecanismo de alteração do sistema imune pelo tumor e uma tecnologia que permite mais facilidade.”

Essa abordagem já é objeto de testes pelo mundo. China e EUA estão na frente, conduzindo ensaios clínicos. Os chineses foram os primeiros no mundo a usar CRISPR em humanos adultos, em experimentos que se iniciaram em julho de 2016 com pacientes de câncer de pulmão de não pequenas células. Os americanos receberam pouco depois a permissão do FDA para iniciar os testes em pacientes com melanoma e sarcoma.

O estudo chinês, liderado pelo oncologista Lu You, do hospital da Universidade Sichuan, recrutou dez pacientes com câncer de pulmão metastático resistente a quimioterapia e radioterapia. Os pesquisadores estão usando o CRISPR para alterar o DNA das células T do sistema imune dos pacientes de modo que elas passem a identificar e a atacar células cancerígenas. As células são coletadas do sangue, editadas com CRISPR e depois injetadas novamente na corrente sanguínea. O CRISPR funciona como um guia que permite identificar sequências genéticas específicas nos cromossomos. Nesse caso, o alvo é o gene que expressa a proteína PDL-1, que, no câncer, protege os tumores das células T.

O estudo americano, conduzido por três centros do Parker Institute For Cancer  Immunotherapy, incluindo a Penn University, a UC San Francisco e a University of Texas, vai adotar a mesma estratégia, mas, além do PD-1, irá alterar mais dois genes, inserindo a proteína NY-ESO-1, que dá às células T o poder de reconhecer as células de câncer, e deletando um gene que permite que as células cancerígenas reconheçam as células T.

O entusiasmo em relação ao CRISPR se dá não somente por ser mais barato e eficiente para editar o DNA, mas porque permite terapias com alvos mais específicos em comparação ao que se consegue hoje com os anticorpos monoclonais. “A imunoterapia com anticorpos bloqueia o circuito de inibição em todas as células do corpo. Já com o CRISPR, desligamos especificamente nos linfócitos antitumorais, o que gera um risco bem menor de efeitos colaterais”, pontua Martin Bonamino, geneticista da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), um dos pioneiros nos estudos com CRISPR e câncer no Brasil.

Segundo Bonamino, em teoria a abordagem tem tudo para funcionar. Um caso que corrobora com essa ideia é o da jovem Layla, uma menina inglesa com leucemia tratada com uma terapia experimental de edição genética no London’s Great Ormond Street Hospital em 2015. Após receber injeções de linfócitos modificados com a técnica Talent, a paciente mostrou bons resultados e ganhou as manchetes de jornais internacionalmente.

“A gente perdeu o medo de mexer na célula. Já fazemos alterações muito boas em linfócitos para tratar leucemia, e com o CRISPR podemos colocar novas camadas de alteração. O PD-1 é o alvo mais óbvio, mas, conforme formos entendendo mais a biologia do câncer, novas estratégias vão surgir”, diz o pesquisador. “Do ponto de vista de terapia, o CRISPR tem um potencial grande, mas que precisa ser desenvolvido. Esses tratamentos não serão nada que poderá ser aplicado em larga escala, mas trarão sim um impacto importante para a clínica.”

A menina Layla teve sua leucemia curada com técnicas de edição genética.

Bonamino comenta que, além de usar o CRISPR para cortar o DNA, já é possível programar o sistema para fazer múltiplas alterações ao mesmo tempo, modificando inclusive as funções dos genes. Isso é feito usando uma Cas9 inativada ou agregando proteínas ativas à Cas9. É isso que o cientista testa hoje em seu laboratório, em experimentos in vitro e com camundongos, modificando, além do PD-1, outros checkpoints, como o LAG3.

O domínio da técnica vai permitir, no futuro, criar bioprodutos, como linfócitos geneticamente modificados para combater o tumor e não gerar resistência em diferentes pacientes. Dessa forma, as células modificadas poderiam ser injetadas em qualquer pessoa sem incompatibilidade, extinguindo a necessidade de usar células do próprio paciente, que podem demorar até um mês para ser produzidas pelo organismo.

Carlos Gil Ferreira acredita que a técnica tem tudo para avançar e chegar a uso clínico em cerca de dez anos. “O potencial que o CRISPR traz para a edição gênica é gigantesco e aponta um futuro excitante para o tratamento do câncer e de outras doenças genéticas. Mas temos que ter mente que ainda há um caminho de amadurecimento da técnica e das agências regulatórias até que seu uso chegue à clínica”, pontua.

Riscos e dilemas éticos no horizonte

Embora o CRISPR permita mais precisão de edição gênica do que os métodos tradicionais, ele também carrega riscos. Existe a possibilidade de que ocorram edições indesejadas em sequências genéticas não esperadas, as chamadas off target, que podem gerar as mais inimagináveis consequências.

Além disso, o fato de alterar o sistema imune por si já é arriscado. Na imunoterapia, há o risco de que os linfócitos passem a atacar não só o câncer, mas o tecido sadio. “É bem plausível obter algum controle da doença, reduzir a doença metastática e controlá-la por algum período usando o CRISPR, mas uma das dificuldades que podemos enfrentar será obter efeito duradouro sem que isso cause toxicidade significativa”, comenta Reis, do Instituto D’Or.

“A via que é desligada pelo tumor para evitar que o sistema imune o ataque é a mesma usada para desenvolvermos a autoimunidade. Por isso, diria que podemos ter uma esperança, mas cautelosa.” Ambos os estudos clínicos em curso com a técnica são de fase 1, testando justamente a toxicidade e a segurança do procedimento. Mesmo que os resultados sejam positivos, os ensaios ainda terão pelo menos cinco anos pela frente até que seja assegurada a sua eficácia.

Cientistas de todo o mundo, das mais diversas áreas do conhecimento, estão experimentando o CRISPR, com estudos que buscam desde curar doenças, passando por exterminar mosquitos até fazer engenharia genética para trazer os mamutes de volta à vida. Uma ferramenta tão poderosa é capaz de alterar permanentemente o genoma humano.

Por um lado, surge a esperança de um futuro mais saudável. Com o CRISPR é possível, por exemplo, editar geneticamente embriões e, quem sabe, em um futuro distante, até adultos, modificando genes e sequências associadas ao surgimento do câncer. Isso resultaria em gerações de pessoas sem câncer familiar, que responde por cerca de 15% dos casos da doença.

“Se os progressos forem constantes e os trials iniciais derem resultados concretos, teremos a possibilidade, pela primeira vez na história da medicina, de cura das doenças crônicas”, prevê o oncogeneticista Antonio Abílio Santa Rosa.

“Até hoje, todas as doenças humanas curáveis foram aquelas causadas por agentes externos, como infecções e lesões congênitas ou adquiridas passíveis de correção cirúrgica, ortopédica ou fisioterápica. Condições clínicas podem ser passíveis de tratamento medicamentoso. Mas este deve ser de uso contínuo. Ou seja, não se pode reverter a um estado prévio de ausência de doença. Caso algumas dessas doenças tenham um componente genético causado por mutações adquiridas nas células de certos órgãos ou tecidos, o CRISPR permite vislumbrar um futuro onde certos genes com mutações adquiridas causadoras de doença possam ser ‘desligados’, fazendo as células deixarem de expressar fenótipos de doença.”

Por outro lado, modificações tão radicais trazem um dilema ético. Uma tecnologia capaz de modicar tão fortemente o ser humano já levanta preocupação com questões como a eugenia, abrindo a possibilidade de eliminar da face do planeta humanos com doenças genéticas como a síndrome de Down, e até mesmo a manutenção do poder de classes de super-humanos geneticamente modificados para ter características benéficas.

A edição de embriões humanos com a técnica parece tema de ficção, mas já é realidade. Em 2015, pesquisadores chineses anunciaram o primeiro experimento com CRISPR e embriões com DNA modificado na tentativa de curar uma doença sanguínea hereditária. O desenvolvimento dos embriões foi interrompido. Em 2016, cientistas e médicos do mundo todo se reuniram em Washington, nos EUA, para debater a questão. O encontro resultou em um acordo de não usar CRISPR para fazer mudanças em células germinativas que possam ser transmitidas hereditariamente, ou seja, fica vetado o seu uso em embriões que sejam gestados.

“Eticamente, esse tipo de modificação dificilmente será aceito”, comenta Bonamino. “Mas temos que pensar que tecnicamente já somos perfeitamente capazes de fazê-lo, é claro que encarando todos os riscos que esse tipo de manipulação traz. Fazer modificações desse nível exige muito mais precisão e caracterização dos genes do que quando trabalhamos apenas com uma célula, como um linfócito. Estamos falando de um indivíduo completo, e todo o cuidado é pouco nesse caso.”

Sofia Moutinho

Jornalista multimídia especializada na cobertura de saúde, ciência, tecnologia e meio ambiente. Formada em jornalismo na UFRJ com pós-graduação pela Fiocruz/COC.