Edição de genes: como o ‘reparo’ do DNA pelo CRISPR impulsionará a Agricultura
O CRISPR-Cas9 [1] é uma técnica moderna de edição de genes (“gene editing”) ou “reparo” de DNA (“DNA Repair”). Ela permite “cortar o DNA” com altíssima precisão (por isso ela é chamada de “tesoura afiada para DNA”) e, caso seja do interesse, substituir a “parte cortada” do DNA por outra “parte novinha”. Isso “de cara” permite consertar “mutações defeituosas” do DNA! A aparecimento da técnica deu um grande alento para o tratamento de doenças genéticas complexas. Estima-se que 6.000 doenças genéticas são causadas por mutações defeituosas, e apenas 5% delas pode ser tratada atualmente (sic!) … aqui é que se insere a esperança do CRISPR na saúde.
O primeiro estudo sobre a técnica CRISPR-Cas9 saiu em 2013 [2] mas foi em 2015 que tivemos uma profusão de estudos científicos sobre ela como destaca este magnífico vídeo do Fantástico de 03.jan.2016 [3]. Nessa mesma época publicamos uma matéria que pode ter sido a primeira no Brasil sobre a técnica inovadora [4]. Nesse momento já presentíamos que teríamos algo muito diferenciado para o futuro da humanidade na área de saúde! Conheça mais sobre os grandes players de CRISPR na área de saúde aqui [5]. Recentemente, as 02 MULHERES CIENTISTAS e inventoras da técnica receberam o Prêmio Nobel de Química pela invenção do CRISPR [6]. As 02 cientistas são: Jennifer A. Doudna (Berkeley, USA) e Emmanuelle Charpentier (Max Planck, Alemanha).
Apesar do potencial sucesso do CRISPR na saúde, ele não interessa só a esta área. O sua utilização também é muito útil e IMPORTANTE da agricultura … isso mesmo, na agricultura! Os primeiros movimentos nessa nova área em relação ao CRISPR começaram em 2018 e tiveram uma mobilização magnífica dos tradicionais players (“peso-pesados”) do agronegócio como Bayer, Basf, Syngenta e Corteva [7].
Em 2018, Jennifer Doudna “deu a pista” do uso do CRISPR na agricultura em matéria do Financial Times [8] onde escreveu que a edição do genoma na agricultura tem o potencial de impactar muitas pessoas globalmente no curto prazo e pode enfrentar desafios importantes, incluindo secas, pragas e nutrição. O que já sinaliza a sua importância pelo que estamos presenciando de destruição do nosso meio ambiente (aqui no Brasil nós já temos nosso grande pária na destruição conhecido com “Capitão Cloroquina”). Por meio do desenvolvimento de safras projetadas para serem mais saudáveis e sustentáveis, os alimentos provavelmente serão a primeira maneira pela qual a maioria das pessoas experimentará pessoalmente a tecnologia da proteína Cas9 [9].
Na agricultura, a técnica do CRISPR pode criar plantas que não apenas produzem rendimentos mais elevados, mas também outras que são mais nutritivas e mais impermeáveis à seca e pragas, características que podem ajudar às safras a suportar os padrões climáticos mais extremos previstos nos próximos anos. Atualmente, centenas de laboratórios de pesquisa e desenvolvimento no mundo estão trabalhando para testar o potencial do CRISPR para resolver uma série de preocupações relacionadas aos alimentos para consumidores e produtores, tais como: trigo com glúten reduzido que poderia ser tolerado por aqueles com sensibilidade, um cogumelo que não “bronzeia” quando machucado ou cortado, a soja com baixo teor de gorduras prejudiciais e, até mesmo, protege o suprimento global de chocolate – a fabricante de doces Mars está por trás de um esforço para aumentar a capacidade do cacau em combater um vírus que está devastando as plantações na África Ocidental.
O impacto do CRISPR na agricultura vai ser “gigante”, pode anotar no seu caderninho … A edição de genes permite fazer mudanças permanentes no genoma (DNA) de uma planta que são transmitidas por meio das sementes. Com a técnica, os cientistas podem “criar” variantes de uma planta tradicional! Na agricultura, a edição de genes é muito oportuna para melhorias das sementes. Historicamente, temos 03 maneiras de melhorar as sementes: polinização aberta, hibridez e modificação genética. Agora existe um quarto: edição do genoma (ou edição do gene).
A edição de genes manipula genes, embora de forma mais eficiente e precisa que as outras técnicas. Ela normalmente explora a vasta diversidade de genes que existem dentro de uma espécie de planta. Isso resulta em safras menos vulneráveis à seca, pragas e doenças, e alimentos mais nutritivos, com custos e tempo de desenvolvimento substancialmente mais baixos (sic!).
Os principais casos de uso do CRISPR na agricultura são [10]:
· Melhoria de caraterísticas da colheita permitindo (1) o aumento do rendimento das colheitas; (2) melhoria na qualidade das sementes; e (3) melhoramentos híbridos das sementes;
·Inserção e substituição de genes mediada por CRISPR tem sido usada principalmente para desenvolver variedades de culturas resistentes a herbicidas.
As grandes multinacionais da agricultura “sacaram” logo “de saída” o potencial do CRISPR [10.1]. Uma das primeiras foi a gigante Dupont que no início de 2018 começou a apostar na técnica revolucionária de edição de genes [11]. A seguir tivemos o engajamento da Monsanto (adquirida pela Basf em 2015) também em 2018 [12]. Também tivemos o envolvimento da Bayer e Syngenta com a técnica do CRISPR [13-14].
Uma outra área onde o CRISPR vai ser muito importante é no tema da “mudança climática” (“Climate Exchange”). Precisamos fazer algo pelo nosso planeta para podermos viver nele no futuro! Segundo Philip Duffy do Centro de Pesquisa do Clima de Woodwell em Massachusetts nos EUA [15] “a 1ª coisa que podemos e devemos fazer pelo clima é parar de piorar o problema, diminuir a produção dos gases que causam o efeito estufa. Isso é urgente. Parar com o uso de combustíveis fósseis, desmatamentos e é importante saber que, se fizermos isso o problema não vai melhorar, só vai parar de piorar” [16].
Em relatório recente, um painel de especialistas em inteligência, segurança e militares concluiu que “mesmo em cenários de baixo aquecimento [leia 1-2°C acima de ~1850], cada região do mundo enfrentará sérios riscos à segurança nacional e global nas próximas três décadas” [17-18].Não tem muito saída: a agricultura terá um forte impacto da “mudança climática” nos próximos anos e o CRISPR pode ajudar a agricultura da seguinte forma [19]:
Engenharia de safras mais robustas para persistir em ambientes desfavoráveis;
Engenharia de fixação de nitrogênio para acabar com a dependência de fertilizantes adicionados;
Projetar produtos resistentes para evitar o desperdício de alimentos;
Plantas de engenharia para evitar emissões de metano e fixar mais carbono.
Editar os genes de plantas e animais pode ajudar a mitigar as emissões de gases de efeito estufa da agricultura e de outros setores. Este tema será um tópico muito importante na mudança climática e será objeto de muitas pesquisas nos próximos anos [19.1].
O cenário do CRISPR é um ambiente favorável para a proliferação de startups “biotechs”. No segmento de saúde já destacam-se as 03 startups pioneiras [5]: Editas Medicine, Intellia Therapeutics (das 02 “moças” do Prêmio Nobel de CRISPR [6]) e CRISPR Therapeutics. Especificamente, no segmento de agricultura, destacamos 05 “ag biotechs” (biotecnologia de agricultura) de edição de genes usando a técnica de CRISPR onde temos [20]: a Plantedit da Irlanda [21], Caribou Biosciences dos EUA [22], Pairwise Plants dos EUA [23] e Inari Agriculture dos EUA [24]. Ver outras referências sobre as startups de CRISPR em agricultura aqui: [25-26].
A demanda por alimentos aumentará de 60-80% até 2050 e os agricultores terão que cultivar mais alimentos nos próximos 30 anos do que nos últimos 8.000, com menos terras aráveis, mudanças climáticas e menos trabalhadores [27]. As “ag biotechs” serão uma alavanca no mundo da Agricultura Digital (ou 4.0) juntamente com as “agritechs” convencionais e, também, para atendimento às nossas necessidades no aumento dos alimentos nos próximos anos.
Existem várias interpretações para “ag biotech” mas a da Louise Burwood-Taylor [28] é oportuna de que a biotecnologia agrícola “se aplica a todas as tecnologias usadas na fazenda envolvendo processos biológicos ou químicos”. Diversas categorias de tecnologias, desde melhoramento de plantas, genética de sementes / insumos a microbiomas / biológicos e saúde animal, todas estão sob o guarda-chuva da biotecnologia agrícola. Ver também a referência [29].
A sustentabilidade tem colocado os holofotes em produtos biotecnológicos, como fertilizantes, pesticidas, antibióticos e plantações geneticamente modificadas (GMO). O futuro nesta área “a Deus pertence”! Finalmente, como vimos acima, o tema do CRISPR na agricultura é muito interessante e vai suscitar muito interesse e pesquisa no futuro próximo pois como sabemos a “mudança climática” está “batendo à nossa porta” [30]. A área das “biotechs” vai provocar muito interesse nos próximos anos. Para comprovar o que estamos falando basta ver a rápida valorização que as ações das empresas de edição de genes tiveram nos últimos meses [31].
Quem viver, verá!
Referências:
[1] CRISPR, Wikipediahttps://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR [2] CRISPR Timeline, Broad Institute
http://bit.ly/2JjI2t9
[3] Vídeo: Técnica que modifica DNA pode ser chave da cura de muitas doenças, Fantástico, 03.jan.2016
https://globoplay.globo.com/v/4714001/
[4] CRISPR: o impacto da edição do DNA na medicina, Saúde Business, 11.fev.2016
http://bit.ly/3nNjSWZ
[5] Quem é quem no mundo da edição de genes!, Startup Saúde, 22.jun.2020
http://bit.ly/2KRj2tI
[6] 02 Cientistas recebem o NOBEL para a EDIÇÃO de GENES!, Startup Saúde, 07.out.2020
http://bit.ly/376UuUO
[7] Referências do Google sobre = Bayer, Basf, Syngenta and Corteva are betting on CRISPR gene editing
http://bit.ly/3pAWjBc
http://on.ft.com/2WJUvt9
[9] Cas9, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Cas9
http://bit.ly/3n8x6fu [11] DuPont – The first big in Crispr
https://lnkd.in/dbTWxny [12] Monsanto (means BASF) invests $125M in gene-editing startup Pairwise Plants, 28.mar.2018
https://lnkd.in/dFMJCBX [13] Bayer in Crispr
https://lnkd.in/dYTtE6N [14] Syngenta in Crispr
https://lnkd.in/dyDQ5tP [15] Philip B. Duffy, Woodwell Climate Research Center
https://www.woodwellclimate.org/staff/philip-duffy/ [16] Vídeo: ‘Parecia ficção científica’, diz homem sobre céu laranja na Califórnia, Fantástico, 13.set.2020
https://globoplay.globo.com/v/8853053/ [17] Climate change could be a ‘catastrophic’ national security threat, report warns, USA Today, 24.feb.2020
http://bit.ly/2JDo5h4 [18] A Security Threat Assessment of Global Climate Change, The Center for Climate and Security, 24.feb.2020
http://bit.ly/3n4okzk [19] Five ways CRISPR plants can combat climate change, Cornell Alliance for Science, 17.dec.2019
http://bit.ly/3myMP7X [19.1] Referências do Google sobre = crispr for climete change in agriculture
http://bit.ly/385X0fC [20] Top CRISPR Startup Companies Changing the Future of Biotech and Medicine, Synthego, 21.jun.2019
https://www.synthego.com/blog/crispr-startup-companies [21] Plantedit
http://plantedit.com/ [22] Caribou Biosciences
https://cariboubio.com/about-us/management-team [23] Pairwise Plants
https://pairwise.com/ [24] Inari Agriculture
https://www.inari.com/ [25] CRISPR Startups Give Genome Editing Several New Twists, Genengnews, 03.aug.2020
http://bit.ly/384knqc [26] These CRISPR Edited Seeds Are Planting A Sustainable Future For The Agricultural Industry, Forbes, 30.oct.2020
http://bit.ly/2KVpboR [27] Vídeo: OpenTalk | Deep Tech | XII Oiweek | Edição Setembro de 2020
Ver aqui na palestra de Francisco Jardim da SP Ventures no tempo 21 min e 07 seg:
https://bit.ly/351SvAT [28] What is Agriculture Biotechnology?, 07.sep.2017
https://bit.ly/37KXdFq [29] Agricultural biotechnology, Wikipedia
https://bit.ly/34xacIF [30] Why 2021 could be turning point for tackling climate change, BBC News, 31.dec.2020
http://bbc.in/38XSpf4 [31] The Rapid Rise of Gene Editing Stocks, Nanalyze, 23.dec.2020
http://bit.ly/3rpO0JX
Emitido por Eduardo Prado
Twitter: https://twitter.com/eprado_melo
