Pesquisadores da UNSW Sydney e do St. Jude Children’s Research Hospital relatam uma abordagem de 'edição epigenômica' derivada do CRISPR que ativa genes removendo marcas de metilação do DNA em vez de cortá-lo. Em experimentos baseados em células, eles mostram que a metilação do promotor pode silenciar diretamente —e de forma reversível— genes de globina fetal, uma descoberta que dizem ajudar a resolver um debate de longa data sobre se a metilação é causal ou meramente correlacionada com o desligamento gênico. O trabalho aponta para um caminho potencial para terapias mais seguras para doença falciforme ao reativar hemoglobina fetal sem criar quebras no DNA.
Pesquisadores da UNSW Sydney, trabalhando com colegas do St. Jude Children’s Research Hospital em Memphis, demonstraram um método baseado em CRISPR para ligar e desligar genes editando marcas químicas no DNA em vez de cortá-lo.
Os achados, publicados em Nature Communications, focam na metilação do DNA — pequenos grupos químicos adicionados ao DNA frequentemente encontrados em genes desligados. Usando um sistema CRISPR modificado projetado para atingir essas marcas, os pesquisadores relatam que remover grupos de metil dos promotores gênicos pode reativar a expressão gênica em células humanas cultivadas em laboratório. Quando os grupos de metil foram restaurados nos mesmos locais, os genes foram silenciados novamente.
«Mostramos muito claramente que, se você limpar as teias de aranha, o gene acende», disse a autora principal do estudo, Merlin Crossley, Vice-Reitor Adjunto de Qualidade Acadêmica da UNSW. «E quando adicionamos os grupos de metil de volta aos genes, eles desligaram novamente. Então, esses compostos não são teias de aranha — são âncoras.»
Os pesquisadores dizem que os resultados apoiam a visão de que a metilação em promotores pode desempenhar um papel direto e reversível na repressão gênica, em vez de meramente aparecer como um marcador passivo de DNA já inativo.
Um alvo chave relacionado a doenças no estudo são os genes de globina fetal (HBG1/HBG2), que são normalmente silenciados por volta do nascimento. Reativar a hemoglobina fetal é uma estratégia bem estabelecida para aliviar sintomas em distúrbios causados por defeitos na hemoglobina adulta, incluindo doença falciforme. O novo trabalho sugere que a globina fetal poderia ser reativada por desmetilação de promotor direcionada sem introduzir quebras de dupla fita no DNA.
«Sempre que você corta DNA, há risco de câncer», disse Crossley, argumentando que abordagens que evitam cortes podem reduzir algumas preocupações de segurança associadas à edição genômica baseada em nucleases.
A coautora do estudo Kate Quinlan disse que o trabalho ilustra uma promessa mais ampla para edição 'epigenética' ou 'epigenômica'. «Estamos animados com o futuro da edição epigenética, pois nosso estudo mostra que ela nos permite impulsionar a expressão gênica sem modificar a sequência de DNA», disse ela, acrescentando que terapias baseadas nessa abordagem poderiam ter menos efeitos negativos não intencionais do que estratégias CRISPR anteriores.
Em um fluxo de trabalho clínico futuro potencial descrito pelos pesquisadores, os médicos poderiam coletar células-tronco hematopoéticas de um paciente, aplicar edição epigenômica no laboratório para remover marcas de metilação nos promotores de genes de globina fetal e, em seguida, retornar essas células ao paciente para apoiar a produção de glóbulos vermelhos mais saudáveis.
Até o momento, o trabalho foi realizado em experimentos de laboratório usando células humanas. As equipes dizem que os próximos passos incluem testar a abordagem em modelos animais e expandir o kit de ferramentas de modificações epigenéticas direcionadas a genes para aplicações terapêuticas —e potencialmente agrícolas—.
