Os humanos nunca estão sozinhos. Mesmo em uma sala sem outras pessoas, eles estão sempre na companhia de bilhões de seres microscópicos. Ao residir dentro e sobre o corpo humano, essas bactérias, fungos e vírus formam ecossistemas complexos que exercem efeitos poderosos em uma série de condições de saúde, como respostas antitumorais, doenças inflamatórias intestinais e saúde mental.
Com efeitos tão marcantes, muitos cientistas veem a modulação dos microbiomas como uma via promissora para melhorar a saúde e o bem-estar humanos. Nos últimos anos, pesquisadores mostraram que ajustar os genomas de microrganismos residentes oferece novas maneiras de tratar e diagnosticar doenças.
Podemos usar a tecnologia CRISPR para estudar interações microbianas e projetar bactérias benéficas. CRISPR é um acrônimo para Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, que em português significa Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas. Simplificando, CRISPR é como uma tesoura molecular super precisa, capaz de cortar e editar o DNA de qualquer organismo.
Como funciona a tecnologia CRISPR?
O sistema CRISPR foi originalmente descoberto em bactérias como um mecanismo de defesa contra vírus. Essas bactérias armazenam fragmentos do DNA viral em seu próprio genoma, criando uma espécie de "memória imunológica".
Cientistas utilizam a técnica CRISPR para editar genes. Utilizam uma molécula de RNA (ácido ribonucleico) como um guia, que direciona a enzima Cas9 (uma espécie de tesoura molecular) para um local específico do DNA. Uma vez no local certo, a Cas9 corta a dupla hélice de DNA, permitindo que novos segmentos de DNA sejam inseridos, removidos ou substituídos.
Acompanhe a figura acima:
(1) Seleção de um micróbio específico, como uma espécie bacteriana, para manipulação genética mediada por CRISPR.
(2) Administração de componentes do sistema CRISPR usando diferentes métodos, incluindo conjugação, transformação por choque térmico ou eletroporação e transdução por bacteriófagos.
(3) Fornecimento da sequência que codifica todos os componentes CRISPR, uma proteína Cas e um RNA guia, no micróbio alvo.
(4) Alternativamente, cientistas cooptam a maquinaria CRISPR endógena da bactéria e fornecem apenas o RNA guia.
(5) Edição do material genético do micróbio ou quebras irreparáveis que levam à degradação do mesmo.
(6) Em bactérias, os cientistas modificam o DNA plasmídeo ou cromossômico do micróbio. Em comunidades microbianas complexas, como o microbioma intestinal, bactérias projetadas por CRISPR têm múltiplas aplicações.
(7) Bactérias probióticas projetadas produzem moléculas moduladoras para combater doenças e restaurar a flora intestinal.
(8) Como um antimicrobiano, o CRISPR tem como alvo o DNA de uma cepa bacteriana patogênica.
(9) Ao editar bactérias intestinais comensais por CRISPR, os cientistas modulam os efeitos desses micróbios no microbioma e influenciam processos relacionados a doenças, como inflamação.
Tecnologia CRISPR e engenharia de probióticos
CRISPR-Cas pode ser usado para modificar cepas probióticas para produzir metabólitos ou enzimas específicas que tenham benefícios terapêuticos. Por exemplo, probióticos projetados podem produzir quantidades maiores de ácidos graxos de cadeia curta, conhecidos por suas propriedades anti-inflamatórias.
Os probióticos também podem ser projetados para serem mais resistentes a condições adversas, como ácido estomacal e bile, garantindo sua sobrevivência e entrega ao intestino. Além disso, o CRISPR-Cas pode ser usado para criar probióticos que podem atingir áreas específicas do intestino, como o intestino delgado ou cólon, onde são mais necessários.
A adaptar os probióticos às necessidades individuais com base em sua composição genética e condições de saúde, o CRISPR-Cas pode permitir a medicina personalizada na saúde intestinal.
Aplicações potenciais dos probióticos projetados pelo CRISPR-Cas
Distúrbios digestivos: os probióticos podem ser projetados para tratar condições como síndrome do intestino irritável (SII), doença inflamatória intestinal (DII) e constipação.
Doenças metabólicas: probióticos projetados podem ajudar a controlar a obesidade, diabetes e outros distúrbios metabólicos influenciando a composição e a função da microbiota intestinal.
Distúrbios imunológicos: probióticos podem ser projetados para modular o sistema imunológico e tratar doenças autoimunes ou alergias.
Saúde mental: pesquisas emergentes sugerem uma ligação entre a saúde intestinal e a saúde mental. Probióticos projetados podem ser usados para tratar condições como ansiedade e depressão.
Obviamente, garantir a segurança dos probióticos projetados é crucial. Testes rigorosos e supervisão regulatória são essenciais. Aprenda mais sobre microbiota intestinal neste curso online.
