Poderemos curar doenças genéticas reescrevendo o ADN?
-
0:01 - 0:03O presente mais importante
-
0:03 - 0:06que a vossa mãe e o vosso pai
alguma vez vos ofereceram -
0:06 - 0:08foram dois conjuntos
de 3 mil milhões de letras de ADN -
0:08 - 0:10que compõem o vosso genoma.
-
0:10 - 0:13Mas como qualquer coisa
com 3 mil milhões de componentes, -
0:13 - 0:14esse presente é frágil.
-
0:15 - 0:18O sol, o fumar,
uma alimentação pouco saudável, -
0:18 - 0:21até mesmo erros naturais
das vossas células, -
0:21 - 0:23tudo provoca mudanças no vosso genoma.
-
0:25 - 0:28O tipo mais comum de mudança no ADN
-
0:28 - 0:32é a troca simples de uma letra,
ou base, como um C, -
0:32 - 0:36por uma letra diferente,
como um T, um G ou um A. -
0:37 - 0:40Num dia comum, as células do corpo
acumularão, no seu conjunto, -
0:40 - 0:44milhares de milhões dessas trocas
de uma letra, -
0:44 - 0:46também chamadas de "mutações pontuais".
-
0:46 - 0:49A maioria dessas mutações é inofensiva.
-
0:49 - 0:51Mas de vez em quando,
uma mutação pontual -
0:51 - 0:54perturba uma aptidão importante
numa célula, -
0:54 - 0:57ou faz com que uma célula
tenha um comportamento nocivo. -
0:58 - 1:01Se essa mutação fosse herdada
dos vossos pais, -
1:01 - 1:04ou ocorresse cedo o suficiente
no vosso desenvolvimento, -
1:04 - 1:07então o resultado seria que muitas,
ou todas as vossas células, -
1:07 - 1:09conteriam essa mutação nociva.
-
1:09 - 1:12Então, vocês estariam
entre as centenas de milhões de pessoas -
1:12 - 1:14com uma doença genética,
-
1:14 - 1:17como a anemia falciforme, a progéria,
-
1:17 - 1:20a distrofia muscular
ou a doença de Tay-Sachs. -
1:22 - 1:25As doenças genéticas graves
causadas por mutações pontuais -
1:25 - 1:28são especialmente frustrantes
porque sabemos frequentemente -
1:28 - 1:30a exacta alteração de letra
que causa a doença -
1:30 - 1:35o que, em teoria, poderia curar a doença.
-
1:35 - 1:38Há milhões de pessoas
a sofrer de anemia falciforme -
1:38 - 1:41porque têm mutações pontuais
de um A para um T -
1:41 - 1:44em ambas as cópias
do seu gene da hemoglobina. -
1:46 - 1:51As crianças com progéria nascem com um T
numa posição única no seu genoma, -
1:51 - 1:53onde nós temos um C,
-
1:53 - 1:57com a devastadora consequência
de estes miúdos maravilhosos e brilhantes -
1:57 - 2:01envelhecerem muito rapidamente
e falecerem por volta dos 14 anos. -
2:02 - 2:04Ao longo da história da medicina,
-
2:04 - 2:07não temos tido uma forma
de corrigir eficazmente -
2:07 - 2:09as mutações pontuais em sistemas vivos,
-
2:09 - 2:12para mudar aquele T,
que os adoece, para um C. -
2:13 - 2:15Talvez até agora,
-
2:15 - 2:20porque recentemente o meu laboratório
conseguiu desenvolver essa capacidade, -
2:20 - 2:22a que nós chamamos "edição de bases".
-
2:23 - 2:26A história de como desenvolvemos
o editor de bases -
2:26 - 2:28começou, na verdade,
há três mil milhões de anos. -
2:29 - 2:32Nós pensamos nas bactérias
como fontes de infecção, -
2:32 - 2:35mas as bactérias propriamente ditas
também são propensas a ser infectadas, -
2:35 - 2:37em particular por vírus.
-
2:38 - 2:40Então, há cerca de 3 mil milhões de anos,
-
2:40 - 2:42as bactérias desenvolveram
um mecanismo de defesa -
2:42 - 2:44para combater a infecção viral.
-
2:46 - 2:49Esse mecanismo de defesa é agora
mais conhecido por CRISPR. -
2:49 - 2:52E a bomba do CRISPR
é esta proteína roxa -
2:52 - 2:56que age como uma tesoura molecular
para cortar o ADN, -
2:56 - 2:58quebrando a hélice dupla em duas partes.
-
2:59 - 3:03Se o CRISPR não conseguisse distinguir
entre ADN bacteriano e viral, -
3:03 - 3:06não seria um sistema de defesa muito útil.
-
3:06 - 3:09Mas a característica
mais incrível do CRISPR -
3:09 - 3:14é que a tesoura pode ser
programada para procurar, -
3:14 - 3:17ligar e cortar
-
3:17 - 3:20apenas uma sequência específica de ADN.
-
3:21 - 3:24Quando uma bactéria encontra
um vírus pela primeira vez, -
3:24 - 3:28ela pode armazenar um pequeno fragmento
do ADN desse vírus -
3:28 - 3:31para ser usado como um programa
para direccionar a tesoura CRISPR -
3:31 - 3:35para cortar essa sequência de ADN viral
durante uma infecção futura. -
3:36 - 3:41Cortar o ADN de um vírus perturba
a função do gene viral cortado -
3:41 - 3:44e, portanto, interrompe
o ciclo de vida do vírus. -
3:46 - 3:51Pesquisadores extraordinários, incluindo
Emmanuelle Charpentier, George Church, -
3:51 - 3:54Jennifer Doudna e Feng Zhang
-
3:54 - 3:58mostraram, há seis anos, como a tesoura
CRISPR poderia ser programada -
3:58 - 4:00para cortar sequências de ADN
à nossa escolha, -
4:00 - 4:03inclusive sequências no vosso genoma,
-
4:03 - 4:06em vez das sequências de ADN viral
escolhidas pelas bactérias. -
4:07 - 4:09Mas os resultados são semelhantes.
-
4:10 - 4:12Cortar uma sequência
de ADN no vosso genoma -
4:12 - 4:16normalmente, também perturba
a função do gene cortado, -
4:17 - 4:21geralmente gerando a inclusão e a exclusão
de misturas aleatórias de letras de ADN -
4:21 - 4:23no local do corte.
-
4:25 - 4:29A interrupção de genes pode ser
muito útil para algumas aplicações. -
4:30 - 4:34Mas, para a maioria das mutações pontuais
que causam doenças genéticas, -
4:34 - 4:37o simples corte do gene
que já sofreu mutação -
4:37 - 4:39não beneficiará os pacientes,
-
4:39 - 4:43porque a função desse gene
precisa de ser restaurada, -
4:43 - 4:45não ainda mais perturbada.
-
4:45 - 4:48Assim, cortar esse gene da hemoglobina
que já sofreu mutação -
4:48 - 4:51e que causa a anemia falciforme
-
4:51 - 4:54não restaurará a capacidade dos pacientes
de produzir hemácias saudáveis. -
4:56 - 5:00Embora, às vezes, possamos introduzir
novas sequências de ADN nas células -
5:00 - 5:03para substituir as sequências de ADN
ao redor de um local de corte, -
5:03 - 5:08infelizmente esse processo não funciona
na maioria dos tipos de células, -
5:08 - 5:11e os consequentes genes perturbados
ainda predominam. -
5:12 - 5:14Como muitos cientistas,
sonhei com um futuro -
5:15 - 5:17em que conseguiríamos tratar,
ou até mesmo curar, -
5:17 - 5:19doenças genéticas humanas,
-
5:19 - 5:23mas vi a inexistência de uma forma
de corrigir as mutações pontuais, -
5:23 - 5:26que causam a maioria
das doenças genéticas humanas, -
5:26 - 5:29como um grande obstáculo.
-
5:29 - 5:32Como sou químico, comecei
a trabalhar com os meus alunos -
5:32 - 5:37para desenvolver formas de usar a química
directamente numa base de ADN individual -
5:37 - 5:43e realmente corrigir,
em vez de interromper, -
5:44 - 5:46as mutações que causam doenças genéticas.
-
5:46 - 5:49Os resultados de nosso esforço
são máquinas moleculares -
5:49 - 5:50chamadas "editores de bases".
-
5:50 - 5:55Esses editores usam o mecanismo
de busca programável da tesoura CRISPR, -
5:55 - 5:58mas, ao invés de cortar o ADN,
-
5:58 - 6:03convertem directamente uma base em outra
sem perturbar o restante do gene. -
6:05 - 6:07Se pensarmos em proteínas CRISPR
naturalmente existentes -
6:07 - 6:09como tesouras moleculares,
-
6:09 - 6:12podemos pensar
nos editores de bases como lápis, -
6:12 - 6:15capazes de substituir directamente
uma letra de ADN por outra, -
6:16 - 6:20reorganizando realmente
os átomos de uma base de ADN -
6:20 - 6:23para, em vez disso,
se tornar numa base diferente. -
6:24 - 6:26Os editores de bases
não existem na natureza. -
6:27 - 6:30Na verdade, projectámos o primeiro
editor de bases, mostrado aqui, -
6:30 - 6:34a partir de três proteínas independentes
que nem sequer vêm do mesmo organismo. -
6:34 - 6:39Começámos por pegar em tesouras CRISPR
e desactivar a capacidade de cortar ADN, -
6:39 - 6:44mantendo, porém, a sua capacidade
de procurar e ligar uma sequência de ADN -
6:44 - 6:46de uma maneira programada.
-
6:46 - 6:49A essas tesouras CRISPR alteradas,
mostradas a azul, -
6:49 - 6:52anexamos uma segunda proteína,
a vermelho, -
6:52 - 6:56que realiza uma reacção química
na base C do ADN -
6:56 - 7:00convertendo-a numa base
que se comporta como T. -
7:01 - 7:04Terceiro, tivemos de anexar
às duas primeiras proteínas -
7:04 - 7:05a proteína mostrada a roxo,
-
7:05 - 7:09que evita que a base editada
seja removida pela célula. -
7:10 - 7:13O resultado final é uma proteína
manipulada de três partes -
7:13 - 7:17que nos permite, pela primeira vez,
converter Cs em Ts -
7:17 - 7:20em localizações especificadas no genoma.
-
7:21 - 7:25Mas mesmo nesta fase, o nosso trabalho
estava apenas a meio, -
7:25 - 7:27porque, para ser estável nas células,
-
7:27 - 7:31os dois filamentos de uma dupla hélice
de ADN têm de formar pares de bases. -
7:32 - 7:36Como C faz par apenas com G,
-
7:36 - 7:39e T só faz par com A,
-
7:40 - 7:43a simples mudança de um C para um T,
num filamento de ADN, -
7:44 - 7:45cria uma incompatibilidade,
-
7:45 - 7:48um desacordo
entre os dois filamentos de ADN -
7:48 - 7:52que a célula tem de resolver
decidindo o filamento a substituir. -
7:53 - 7:57Percebemos que poderíamos, além disso,
projetar essa proteína de três partes -
7:59 - 8:03para sinalizar o filamento não editado
como aquele a substituir -
8:03 - 8:05pelo corte desse filamento.
-
8:05 - 8:08Esse pequeno corte engana a célula
-
8:08 - 8:13para substituir o G não editado por um A,
-
8:13 - 8:15uma vez que recria o filamento cortado,
-
8:15 - 8:19completando assim a conversão
do que costumava ser um par de bases C-G -
8:19 - 8:22num par de bases T-A estável.
-
8:25 - 8:26Após vários anos de trabalho árduo
-
8:26 - 8:30liderado por uma das pós-doutorandas
do laboratório, Alexis Komor, -
8:30 - 8:33conseguimos desenvolver
esta primeira classe de editor de bases, -
8:33 - 8:37que converte Cs em Ts, e Gs em As,
-
8:37 - 8:39em posições específicas à nossa escolha.
-
8:41 - 8:46Entre as mais de 35 mil mutações pontuais
conhecidas, associadas a doenças, -
8:46 - 8:50os dois tipos de mutações que esse
primeiro editor de bases pode reverter -
8:50 - 8:54são, juntos, responsáveis por cerca de 14%
-
8:54 - 8:57ou cerca de 5 mil mutações
pontuais patogénicas. -
8:57 - 9:01Mas corrigir a maior fracção de mutações
pontuais causadoras de doenças -
9:01 - 9:05exigiria o desenvolvimento
de uma segunda classe de editor de bases, -
9:05 - 9:09uma que pudesse converter
As em Gs, ou Ts em Cs. -
9:11 - 9:15Liderados por Nicole Gaudelli,
outra pós-doutoranda do laboratório, -
9:15 - 9:18começámos a desenvolver
esta segunda classe de editor de bases, -
9:18 - 9:21que, em teoria, poderia corrigir
-
9:21 - 9:24até quase metade
das mutações pontuais patogénicas, -
9:24 - 9:28incluindo a mutação que causa progéria,
a doença do envelhecimento rápido. -
9:30 - 9:33Percebemos que poderíamos
pedir emprestado, mais uma vez, -
9:33 - 9:37o mecanismo de direccionamento
da tesoura CRISPR -
9:37 - 9:43para trazer o novo editor de bases
para o local certo num genoma. -
9:44 - 9:47Mas rapidamente encontrámos
um problema incrível: -
9:48 - 9:51não há uma proteína conhecida
-
9:51 - 9:55que converta A em G, ou T em C, no ADN.
-
9:57 - 9:59Diante de um obstáculo tão sério,
-
9:59 - 10:02a maioria dos alunos provavelmente
procuraria outro projecto, -
10:02 - 10:04ou outro orientador de pesquisa.
-
10:04 - 10:04(Risos)
-
10:05 - 10:07Mas a Nicole concordou
em prosseguir com um plano -
10:07 - 10:10que, na época, parecia
desmesuradamente ambicioso. -
10:10 - 10:14Dada a ausência de uma proteína natural
que realize a química necessária, -
10:15 - 10:18decidimos desenvolver a nossa própria
proteína em laboratório -
10:18 - 10:22para converter A numa base
que se comporta como G, -
10:22 - 10:27a partir de uma proteína que realiza
uma química parecida sobre o ARN. -
10:27 - 10:31Montámos um sistema de selecção darwiniano
de sobrevivência do mais apto, -
10:31 - 10:35que explorou dezenas de milhões
de variantes de proteínas -
10:35 - 10:37e permitiu apenas aquelas variantes raras
-
10:37 - 10:40que poderiam realizar a química
necessária para sobreviver. -
10:42 - 10:44Acabámos com uma proteína mostrada aqui,
-
10:44 - 10:47a primeira que pode converter um A do ADN,
-
10:47 - 10:49numa base parecida com G.
-
10:49 - 10:53Quando anexámos essa proteína à tesoura
CRISPR desactivada, mostrada a azul, -
10:54 - 10:56produzimos o segundo editor de bases,
-
10:56 - 10:59que converte As em Gs
-
10:59 - 11:03e utiliza, depois, a mesma
estratégia de corte de filamento -
11:03 - 11:04que usámos no primeiro editor de bases
-
11:04 - 11:10para enganar a célula na substituição
do T não-editado por um C, -
11:10 - 11:12conforme recria o filamento cortado,
-
11:12 - 11:16completando assim a conversão de um par
de bases A-T num par de bases G-C. -
11:17 - 11:19(Aplausos)
-
11:19 - 11:20Obrigado.
-
11:20 - 11:22(Aplausos)
-
11:23 - 11:26Como cientista académico nos EUA,
-
11:26 - 11:28não estou habituado
a ser interrompido por aplausos. -
11:28 - 11:30(Risos)
-
11:31 - 11:36Desenvolvemos estas duas primeiras
classes de editores de bases -
11:36 - 11:39apenas há três anos e há um ano e meio.
-
11:39 - 11:41Mas mesmo neste curto período,
-
11:41 - 11:44a edição de bases tornou-se
amplamente usada -
11:44 - 11:46pela comunidade de pesquisa biomédica.
-
11:46 - 11:50Os editores de bases foram enviados
mais de 6 mil vezes -
11:50 - 11:54a pedido de mais de mil
pesquisadores em todo o mundo. -
11:55 - 11:59Já se publicou uma centena de trabalhos
de pesquisa científica -
11:59 - 12:02usando editores de bases em organismos
-
12:02 - 12:06que variam desde bactérias
a plantas, ratos e primatas. -
12:08 - 12:10Embora os editores sejam muito novos
-
12:10 - 12:12para entrarem em ensaios clínicos
com seres humanos, -
12:12 - 12:18há cientistas que conseguiram alcançar
um marco decisivo rumo a esse objectivo -
12:18 - 12:20usando editores de bases em animais
-
12:21 - 12:25para corrigir mutações pontuais
que causam doenças genéticas humanas. -
12:26 - 12:27Por exemplo,
-
12:27 - 12:31uma equipa colaborativa de cientistas
liderada por Luke Koblan e Jon Levy , -
12:31 - 12:33dois estudantes do meu laboratório,
-
12:33 - 12:37usou recentemente um vírus para alcançar
essa segunda edição de bases -
12:37 - 12:40num rato com progéria,
-
12:40 - 12:43mudando o T causador da doença
para um C, -
12:43 - 12:48invertendo as suas consequências
no ADN, no ARN e nos níveis de proteína. -
12:49 - 12:52Os editores de bases também
têm sido usados em animais -
12:52 - 12:55para inverter as consequências
da tirosinemia, -
12:56 - 12:59da beta-talassemia, da distrofia muscular,
-
12:59 - 13:03da fenilcetonúria, de uma surdez congénita
-
13:03 - 13:05e de um tipo de doença cardiovascular,
-
13:05 - 13:10em cada caso, pela correcção directa
de uma mutação pontual -
13:10 - 13:12que causa ou contribui para a doença.
-
13:14 - 13:16Nas plantas, os editores de bases
têm sido usados -
13:16 - 13:20para introduzir mudanças individuais
de uma única letra do ADN -
13:20 - 13:22que podem levar a melhores colheitas.
-
13:22 - 13:25Os biólogos têm usado editores de bases
-
13:25 - 13:27para investigar o papel
de letras individuais -
13:27 - 13:30em genes associados
a doenças como o cancro. -
13:31 - 13:36Duas empresas que ajudei a fundar,
a Beam Therapeutics e a Pairwise Plants, -
13:36 - 13:39estão a usar a edição de bases
para tratar doenças genéticas humanas -
13:39 - 13:42e aperfeiçoar a agricultura.
-
13:42 - 13:47Todas essas aplicações da edição de bases
ocorreram em menos de três anos, -
13:47 - 13:49o que, na escala de tempo
histórica da ciência, -
13:49 - 13:51seria um piscar de olhos.
-
13:53 - 13:54Há mais trabalho pela frente
-
13:54 - 13:57antes de a edição de bases
poder concretizar todo o seu potencial -
13:57 - 14:01para melhorar a vida de pacientes
com doenças genéticas. -
14:01 - 14:04Embora muitas dessas doenças
sejam consideradas tratáveis -
14:04 - 14:06pela correcção da mutação subjacente,
-
14:06 - 14:09mesmo numa modesta fracção
de células de um órgão, -
14:09 - 14:12a distribuição de máquinas moleculares
como editores de bases -
14:12 - 14:14em células de um ser humano
-
14:14 - 14:16pode ser desafiadora.
-
14:17 - 14:20A escolha de vírus da natureza
para distribuir editores de bases, -
14:20 - 14:23em vez das moléculas
que causam uma constipação, -
14:23 - 14:25é uma das várias estratégias
promissoras de distribuição -
14:25 - 14:27que tem sido usada com sucesso.
-
14:28 - 14:31Continuar a desenvolver
novas máquinas moleculares -
14:31 - 14:33que possam tornar todos os restantes modos
-
14:33 - 14:35de converter um par de bases em outro
-
14:35 - 14:40e minimizar a edição indesejada
em locais fora do alvo nas células -
14:40 - 14:42é muito importante.
-
14:42 - 14:46E envolver-se com outros cientistas,
médicos, eticistas e governos, -
14:47 - 14:51para maximizar a probabilidade
de que a edição de bases seja aplicada -
14:51 - 14:54de modo ponderado, seguro e ético,
-
14:54 - 14:56continua a ser um dever crucial.
-
14:58 - 14:59Apesar desses desafios,
-
14:59 - 15:03se alguém me tivesse dito,
há apenas cinco anos, -
15:03 - 15:04que pesquisadores em todo o mundo
-
15:05 - 15:08usariam máquinas moleculares
desenvolvidas em laboratório -
15:08 - 15:12para converter directamente
um par de bases noutro par -
15:12 - 15:15num local específico do genoma humano,
-
15:15 - 15:19de forma eficaz e com um mínimo
de outros resultados, -
15:19 - 15:20eu ter-vos-ia perguntado:
-
15:20 - 15:23"Que livro de ficção científica
andam vocês a ler?". -
15:24 - 15:27Graças a um grupo de alunos
continuamente dedicados, -
15:27 - 15:32criativos o suficiente para construir
o que nós mesmos poderíamos projectar -
15:32 - 15:35e corajosos o bastante para desenvolver
o que não conseguíssemos, -
15:35 - 15:40a edição de bases começou a transformar
essa aspiração de ficção científica -
15:40 - 15:42numa nova realidade empolgante,
-
15:42 - 15:45na qual o presente mais importante
que damos aos nossos filhos -
15:46 - 15:49não são apenas
3 mil milhões de letras de ADN, -
15:49 - 15:52mas também os meios
para protegê-las e repará-las. -
15:52 - 15:53Obrigado.
-
15:54 - 15:56(Aplausos)
- Title:
- Poderemos curar doenças genéticas reescrevendo o ADN?
- Speaker:
- David R. Liu
- Description:
-
Numa história de descoberta científica, o biólogo químico David R. Liu partilha um progresso feito pelo seu laboratório: o desenvolvimento de editores de bases capazes de reescrever o ADN. Este passo decisivo na edição do genoma eleva a promessa do CRISPR ao nível seguinte: se as proteínas CRISPR são tesouras moleculares, programadas para cortar sequências específicas de ADN, então os editores de base são lápis, capazes de reescrever o ADN e transformar uma letra do ADN noutra. Saibam mais sobre como essas máquinas moleculares funcionam e o potencial delas para tratar ou até mesmo curar doenças genéticas.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 16:12
Margarida Ferreira approved Portuguese subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Margarida Ferreira edited Portuguese subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
Margarida Ferreira accepted Portuguese subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
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Ana Zenha edited Portuguese subtitles for Can we cure genetic diseases by rewriting DNA? | ||
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