Pesquisadores pedem cautela na edição genética de embriões humanos; descobertas indicam possíveis consequências perigosas

Os cientistas descobriram que as células dos primeiros embriões humanos muitas vezes são incapazes de reparar danos ao seu DNA. Os pesquisadores dizem que isso tem implicações importantes para o uso proposto de técnicas de edição de genes para remover doenças hereditárias graves de embriões, bem como para fertilização in vitro em geral.

Apresentando a pesquisa na 39ª reunião anual da Sociedade Européia de Reprodução Humana e Embriologia (ESHRE), a Dra. Nada Kubikova, da Universidade de Oxford (Reino Unido), disse: “A edição genética tem o potencial de corrigir genes defeituosos, um processo que geralmente envolve primeiro quebrar e depois reparar a fita de DNA. Nossas novas descobertas fornecem um aviso de que as tecnologias de edição de genes comumente usadas podem ter consequências indesejadas e potencialmente perigosas se forem aplicadas a embriões humanos”.

Ela descreveu como avaliou a ferramenta de edição de genes, CRISPR-Cas9, para cortar e substituir seções de DNA em células embrionárias iniciais.

“Nossos resultados mostram que o uso de CRISPR-Cas9 em embriões humanos iniciais traz riscos significativos”, disse ela. “Descobrimos que o DNA das células do embrião pode ser direcionado com alta eficiência, mas, infelizmente, isso raramente leva ao tipo de mudanças necessárias para corrigir um gene defeituoso. Mais frequentemente, a cadeia de DNA é permanentemente quebrada, o que pode potencialmente levar a anormalidades genéticas adicionais no embrião”.

A edição genética começou a ser usada em crianças e adultos com doenças causadas por mutações genéticas, como fibrose cística, câncer e doença falciforme. Muitos outros distúrbios hereditários poderiam ser evitados se a edição de genes pudesse ser realizada em embriões antes de serem implantados no útero, já que este é o único estágio de desenvolvimento em que a tecnologia CRISPR-Cas9 pode garantir o alcance de todas as células do embrião. No entanto, por ter o potencial de criar alterações no genoma humano que seriam transmitidas de geração em geração e por causa da incerteza sobre sua segurança, seu uso em embriões é atualmente proibido na maioria dos países do mundo.

“Lacunas significativas em nosso conhecimento ainda permanecem”, disse o Dr. Kubikova. “Queríamos avaliar se o CRISPR-Cas9 poderia ser um método eficaz para corrigir erros genéticos em embriões humanos e esclarecer se tais métodos seriam seguros de usar”.

Em um estudo eticamente aprovado, a Dra. Kubikova e seus colegas fertilizaram óvulos doados com esperma doado usando injeção intracitoplasmática de esperma (ICSI) para criar 84 embriões. Em 33 dos embriões, eles usaram CRISPR-Cas9 para criar quebras nas duas cadeias que compõem a molécula de DNA – conhecidas como quebras de fita dupla de DNA.

“Usamos o CRISPR para atingir áreas do DNA que não contêm nenhum gene”, disse o Dr. Kubikova. “Isso porque queríamos aprender o que é sempre verdade sobre como o CRISPR afeta as células do embrião e seu DNA, e não nos distrairmos com as mudanças causadas pela interrupção de um determinado gene”.

Os 51 embriões restantes foram mantidos como controles.

“Todas as células do corpo têm mecanismos altamente eficientes para reparar danos que afetam seu DNA. Na maioria dos casos, as extremidades dos filamentos de DNA quebrados são reconectadas rapidamente. Isso é muito importante, pois a persistência de danos não reparados no DNA impede que as células funcionem adequadamente e podem A maneira mais comum de as células repararem o DNA é reconectando as duas extremidades da fita de DNA, embora, quando isso acontece, é comum que algumas letras do código genético sejam deletadas ou duplicadas no local onde as fitas são reconectadas. Isso pode interromper os genes e não permitir que as mutações sejam corrigidas. Isso é conhecido como junção de extremidade não homóloga”, disse o Dr. Kubikova.

“Outra maneira pela qual as células podem reparar uma ruptura no DNA é usando uma cópia intacta da área afetada como modelo, copiando-a e substituindo a área danificada à medida que o faz. É possível fornecer às células pedaços de DNA contendo ligeiramente sequências de DNA alteradas, como ter uma sequência normal em vez de uma mutação. A célula pode então usar esses modelos ao reparar a quebra produzida pelo CRISPR, removendo o pedaço de DNA quebrado e copiando o restante da sequência fornecida ao mesmo tempo. Isso é conhecido como reparo dirigido por homologia e é o processo necessário para corrigir uma mutação”, continuou ela.

Os pesquisadores detectaram alterações nos locais de DNA direcionados em 24 dos 25 embriões, indicando que o CRISPR é altamente eficiente nas células de embriões humanos. No entanto, apenas nove por cento dos locais-alvo foram reparados usando o processo clinicamente útil de reparo dirigido por homologia. Cinquenta e um por cento das cadeias de DNA quebradas sofreram junção de extremidade não homóloga, produzindo mutações onde as cadeias foram reconectadas. Os 40% restantes das fitas de DNA quebradas não foram reparadas. As quebras não reparadas nas fitas de DNA eventualmente levaram a grandes pedaços de cromossomos, que se estendem do local da quebra até o final do cromossomo, sendo perdidos ou duplicados. Anormalidades desse tipo afetam a viabilidade dos embriões e, se os embriões afetados forem transferidos para o útero e produzirem um bebê, eles apresentariam o risco de graves anomalias congênitas.

“Nosso estudo mostra que o reparo dirigido por homologia é pouco frequente em embriões humanos precoces e que, nos primeiros dias de vida, as células dos embriões humanos lutam para reparar os filamentos de DNA quebrados. CRISPR-Cas9 foi notavelmente eficiente em atingir o local do DNA. No entanto, , a maioria das células reparou a quebra de DNA induzida por CRISPR usando junção de extremidade não homóloga, um processo que introduz mutações adicionais em vez de corrigir as existentes. Isso seria um desafio se houvesse tentativas de usar CRISPR-Cas9 para corrigir distúrbios hereditários em embriões humanos, pois sugere que, na maioria das vezes, quando tentada, não será bem-sucedida”, disse o Dr. Kubikova.

“Embora os resultados alertem contra o uso da edição do genoma em embriões humanos, houve algumas descobertas positivas, sugerindo que os riscos podem ser reduzidos e a capacidade de remover mutações com sucesso pode ser aumentada modificando a maneira como a edição do genoma é realizada. Isso oferece esperança para futuras melhorias na tecnologia.

“Em média, apenas cerca de um quarto dos embriões criados por fertilização in vitro conseguem produzir um bebê. Metade deles param de se desenvolver no laboratório antes de serem transferidos para o útero. A incapacidade dos embriões de reparar com eficiência os danos ao DNA, revelada por este estudo, pode explicar por que alguns embriões de fertilização in vitro não conseguem se desenvolver. Esse entendimento pode levar a melhores tratamentos de fertilização in vitro”, disse ela.

Agora, os pesquisadores procurarão novas maneiras de proteger os embriões iniciais de danos ao DNA, o que pode levar a possíveis melhorias nos tratamentos de fertilidade. Eles também planejam explorar métodos mais suaves de edição de genes que evitem a quebra dos filamentos de DNA, que os embriões podem achar mais fáceis de lidar.

“No futuro, tais métodos podem oferecer a possibilidade de reverter mutações que arruinaram famílias por gerações, evitando a herança de distúrbios catastróficos”, concluiu o Dr. Kubikova.

A presidente eleita da ESHRE, Professora Karen Sermon, Chefe do Grupo de Pesquisa em Reprodução e Genética, Vrije Universiteit Brussel, Bruxelas (Bélgica), não esteve envolvida na pesquisa. Ela comentou: “Este é um excelente estudo da Dra. Kubikova e seus colegas. Ele destaca a importância de por que a edição de genes precisa ser pesquisada e compreendida minuciosamente antes de qualquer tentativa de editar genes em embriões humanos.

“Acho que é provável que a edição de genes se torne uma ferramenta útil em algum momento no futuro para evitar que bebês nasçam com doenças genéticas graves em um número restrito de casos em que o teste genético pré-implantação não se aplicaria. No entanto, esta pesquisa mostra uma das as maneiras pelas quais isso pode dar errado. Levará algum tempo até que possamos ter certeza de que realmente entendemos como usá-lo com sucesso, sem surpresas indesejadas e inesperadas. Isso exigirá regulamentação rigorosa. Enquanto isso, pesquisas cuidadosas como esta trazem um passo mais perto e também pode ajudar a entender como melhorar os tratamentos de fertilidade”, concluiu ela.

Em 2018, o cientista chinês He Jiankui anunciou que havia criado os primeiros bebês geneticamente modificados do mundo para tentar protegê-los do HIV. A comunidade científica condenou o trabalho por questões de segurança, e Jiankui foi preso por três anos em dezembro de 2019 por violar uma proibição chinesa de edição genética de embriões humanos.