Imagine poder curar qualquer doença genética, prevenir bactérias a partir de resistir a antibióticosalteram os mosquitos para que não pode transmitir malária, previna o câncer ou transplante com sucesso os órgãos de animais em pessoas sem rejeição. A maquinaria molecular para atingir esses objetivos não é matéria de um romance de ficção científica ambientado em um futuro distante. Esses são objetivos atingíveis possibilitados por uma família de Sequências de DNA chamados CRISPRs.
CRISPR (pronunciado "crisper") é o acrônimo de Repetições Curtas Regularmente Entre Espaços em Cluster, um grupo de Sequências de DNA encontradas em bactérias que atuam como um sistema de defesa contra vírus que podem infectar uma bactéria. CRISPRs são um código genético dividido por "espaçadores" de sequências de vírus que atacaram uma bactéria. Se as bactérias encontrarem o vírus novamente, um CRISPR age como uma espécie de banco de memória, facilitando a defesa da célula.
A descoberta de repetições de DNA agrupadas ocorreu de forma independente nas décadas de 1980 e 1990 por pesquisadores do Japão, Holanda e Espanha. A sigla CRISPR foi proposta por Francisco Mojica e Ruud Jansen em 2001 para reduzir a confusão causada pelo uso de diferentes siglas por diferentes equipes de pesquisa na literatura científica. Mojica levantou a hipótese de que os CRISPRs eram uma forma de bactérias
imunidade adquirida. Em 2007, uma equipe liderada por Philippe Horvath verificou isso experimentalmente. Não demorou muito para que os cientistas encontrassem uma maneira de manipular e usar os CRISPRs no laboratório. Em 2013, o laboratório de Zhang se tornou o primeiro a publicar um método de engenharia de CRISPRs para uso na edição de mouse e genoma humano.Essencialmente, o CRISPR de ocorrência natural fornece uma capacidade de busca e destruição de células. Nas bactérias, o CRISPR trabalha transcrevendo sequências espaçadoras que identificam o DNA do vírus alvo. Uma das enzimas produzidas pela célula (por exemplo, Cas9) se liga ao DNA alvo e o corta, desligando o gene alvo e desativando o vírus.
No laboratório, Cas9 ou outra enzima corta o DNA, enquanto o CRISPR diz onde recortar. Em vez de usar assinaturas virais, os pesquisadores personalizam os espaçadores CRISPR para buscar genes de interesse. Os cientistas modificaram o Cas9 e outras proteínas, como o Cpf1, para que possam cortar ou ativar um gene. Ligar e desligar um gene facilita para os cientistas o estudo da função de um gene. Cortar uma sequência de DNA facilita a substituição por uma sequência diferente.
O CRISPR não é a primeira ferramenta de edição de genes na caixa de ferramentas do biólogo molecular. Outras técnicas para edição de genes incluem nucleases de dedo de zinco (ZFN), nucleases efetoras do tipo ativador de transcrição (TALENs) e meganucleases de engenharia a partir de elementos genéticos móveis. O CRISPR é uma técnica versátil porque é econômica, permite uma grande variedade de destinos e pode segmentar locais inacessíveis a outras técnicas. Mas, o principal motivo disso é que é incrivelmente simples de projetar e usar. Tudo o que é necessário é um local alvo de 20 nucleotídeos, que pode ser feito construindo um guia. O mecanismo e as técnicas são tão fáceis de entender e usar que estão se tornando padrão nos currículos de graduação em biologia.
Os pesquisadores usam o CRISPR para criar modelos de células e animais para identificar genes que causam doenças, desenvolver terapias genéticas e projetar organismos para ter características desejáveis.
Obviamente, o CRISPR e outras técnicas de edição de genoma são controversas. Em janeiro de 2017, o FDA dos EUA propôs diretrizes para cobrir o uso dessas tecnologias. Outros governos também estão trabalhando em regulamentações para equilibrar benefícios e riscos.