Astronautas conseguem editar genoma com CRISPR no espaço

Astronautas conseguiram editar genes de uma levedura a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). No estudo, pesquisadores desenvolveram e demonstraram com sucesso um novo método para verificar como as células reparam o DNA danificado no espaço. Os resultados e a nova técnica foram apresentado em 30 de junho no jornal científico de acesso aberto PLOS ONE.

A tecnologia CRISPR é capaz de editar DNA.

Danos ao DNA de um organismo podem ocorrer durante processos biológicos normais ou como resultado de causas ambientais – como exposição à luz ultravioleta ou radiação. Em humanos e outros animais, o DNA danificado pode levar ao câncer. Mas por sorte, as células têm várias estratégias naturais diferentes, pelas quais o DNA danificado pode ser reparado.

No caso dos astronautas, que viajam para fora da atmosfera protetora da Terra, o risco de danos ao DNA é maior, devido à radiação ionizante que permeia o espaço. Por isso estratégias específicas de reparo de DNA no espaço podem ser particularmente importantes. Existia o temor de que as condições de microgravidade poderiam influenciar o reparo negativamente – e até o momento obstáculos tecnológicos e de segurança vinham limitando a investigação sobre o assunto.

Sarah Stahl-Rommel, primeira autora do artigo, desenvolveu em parceria com o programa Genes in Space um novo método para estudar o reparo do DNA em células de levedura – que pode ser conduzido inteiramente no espaço. A técnica utiliza a tecnologia de edição do genoma CRISPR/Cas9, criando danos precisos às fitas de DNA, para observar em detalhes seus mecanismos de reparo – mais do que seria possível com danos não específicos por radiação ou outras causas.

O método se concentra em um tipo de dano ao DNA particularmente prejudicial, conhecido como quebra de fita dupla. Os pesquisadores conseguiram demonstrar com sucesso a viabilidade do novo método em células de levedura a bordo da Estação Espacial Internacional e agora esperam que a técnica permita uma extensa pesquisa sobre o reparo do DNA no espaço. Foi a primeira vez que a edição de genoma CRISPR foi conduzida com sucesso fora da Terra.

Também foi a primeira vez, no espaço, em que células vivas passaram por uma transformação bem-sucedida – com incorporação de material genético proveniente de fora do organismo. Pesquisas futuras podem tornar o novo método mais eficaz, imitando melhor o dano ao DNA causado pela radiação ionizante, que é complexo. A técnica também pode servir como base para investigações em vários outros tópicos de biologia molecular relacionados à exposição e exploração espacial de longo prazo.

"Não é apenas que a equipe implantou com sucesso novas tecnologias como edição do genoma CRISPR, PCR e sequenciamento de nanopore em um ambiente extremo, mas também que fomos capazes de integrá-los em um fluxo de trabalho de biotecnologia funcionalmente completo aplicável ao estudo de reparo de DNA e outros processos celulares fundamentais na microgravidade", explicou à Science Daily o autor sênior do estudo, Sebastian Kraves.

Stahl Rommel acrescentou: "Fazer parte do Genes in Space-6 tem sido um dos destaques da minha carreira. Eu vi em primeira mão o quanto pode ser realizado quando as ideias de alunos inovadores são apoiadas pelo melhor da academia, da indústria, e NASA", disse. Para ela, a experiência da equipe resultou na capacidade de realizar ciência complexa de alta qualidade além dos limites da Terra.

O programa internacional Genes in Space começou em 2015, com uma parceria entre as empresas Boeing e miniPCR bio, buscando inspirar mentes jovens a resolver problemas do mundo real nas ciências biológicas e físicas. A iniciativa recebe milhares de propostas inspiradoras, lideradas por alunos de todo o mundo, e algumas, como a edição CRISPR na ISS, se tornam realidade.