Selo brasileiro: Embrapa testa edição de múltiplos genes para enfrentar diferentes rotas da PSA

Imagem: fibroblastos suínos – cedida pela Embrapa Suínos e Aves.

Segundo Mariana, esse é justamente um dos principais desafios científicos do projeto.

“A gente começa pelos fibroblastos porque é uma célula que conseguimos cultivar, multiplicar e selecionar. Depois de conseguir uma célula editada, com a alteração que queremos, essa célula pode ser utilizada como doadora de núcleo para a produção de embriões por transferência nuclear. Mas isso ainda é uma etapa posterior e exige uma série de validações.”

Um dos gargalos tecnológicos está em fazer com que o sistema de edição genética chegue ao interior das células de maneira eficiente. Para isso, a pesquisa utiliza CRISPR/Cas associado à nanopartícula polietilenoimina (PEI). Segundo a Embrapa, a proposta é utilizar a nanopartícula como veículo para o carreamento do material genético necessário à edição dos fibroblastos.

Imagem cedida pela Embrapa Suínos e Aves.

A equipe já vinha trabalhando com a plataforma de nanopartículas antes da aplicação do CRISPR. Testes anteriores permitiram avaliar a capacidade do sistema de chegar às células e também aos embriões, inclusive superando uma das barreiras importantes da tecnologia de edição embrionária: a zona pelúcida.

A escolha dos fibroblastos fetais também não é casual. Essas células podem ser cultivadas e multiplicadas em laboratório, permitindo selecionar clones que apresentem a alteração genética de interesse. O próximo passo é aplicar os guias desenhados para os genes-alvo e identificar quais células efetivamente foram editadas.

O diferencial técnico do projeto está na tentativa de atingir diferentes pontos da relação entre o vírus e a célula suína. A Embrapa informa que o projeto trabalha inicialmente com genes associados à replicação viral, entre eles SLA-DMA e SLA-DMB.

Durante a entrevista, Mariana explicou que a estratégia não está baseada na expectativa de que uma única alteração seja suficiente para impedir a infecção.

Fotos da pesquisadora Mariana Groke; material genético e laboratório – Imagens cedidas pela Embrapa Suínos e Aves.

“O vírus possui diferentes formas de interagir com a célula. Então, mesmo que a gente consiga bloquear uma determinada via, existe a possibilidade de ele utilizar outra. Por isso, estamos trabalhando com mais de um alvo, buscando aumentar a possibilidade de interferir na infecção.”

A seleção dos genes passa por estudos anteriores e por uma etapa de bioinformática. Para cada alvo, diferentes gRNAs são avaliados para encontrar sequências com potencial de edição e, ao mesmo tempo, reduzir a possibilidade de efeitos fora do alvo, conhecidos como off-target. Esse cuidado ganha ainda mais importância quando o objetivo deixa de ser apenas modificar uma célula e passa a ser produzir um animal.

Uma edição genética eficiente precisa ser acompanhada de uma edição precisa. Alterações não intencionais em outros pontos do genoma podem comprometer funções celulares importantes e, no caso de embriões, até impedir seu desenvolvimento.

“Não basta editar. Precisamos editar no local correto e verificar o que aconteceu depois dessa edição. Um efeito fora do alvo pode comprometer uma função importante da célula ou até inviabilizar o desenvolvimento embrionário. Por isso existe toda uma etapa de desenho, seleção e validação dos guias antes de avançarmos”, explicou Mariana.

É por isso que o trabalho passa por diferentes etapas antes da produção de animais: desenho dos guias, edição dos fibroblastos, seleção das células positivas, expansão dos clones e avaliação molecular. Somente depois dessa validação será possível utilizar essas células em estratégias de produção de embriões geneticamente editados.

Imagem criada por IA, de acordo com as informações fornecidas pela pesquisadora da Embrapa, Mariana Groke Marques.

Esse talvez seja o ponto mais importante para compreender o estágio atual da pesquisa. 

Mesmo que uma célula editada apresente menor suscetibilidade ao vírus, ainda será necessário demonstrar que a característica permanece quando a alteração é incorporada a um embrião e, posteriormente, a um animal. A própria pesquisadora ressalta essa distância entre o resultado celular e a resistência efetiva.

“O fato de conseguirmos uma célula que apresente uma resposta diferente ao vírus não significa que teremos automaticamente um animal resistente. O vírus possui diferentes formas de interagir com a célula, então precisamos entender se o bloqueio que estamos produzindo é suficiente ou se ele consegue utilizar outra via.”

Outro ponto crítico é o mosaicismo, que pode ocorrer quando diferentes células de um mesmo embrião apresentam alterações genéticas diferentes. Para uma futura linhagem, não basta que parte das células carregue a característica desejada. O objetivo final é obter animais nos quais a edição esteja presente de maneira consistente, inclusive nas células da linhagem germinativa.

A etapa de desafio viral será realizada em colaboração com instituições que disponham de infraestrutura adequada de biossegurança. A equipe não pretende trazer o vírus da PSA para os laboratórios brasileiros. A estratégia é enviar material celular para parceiros habilitados a realizar os testes virológicos.

Imagem: Embriões de suínos. Produção in vitro – imagem cedida pela Embrapa Suínos e Aves.

O experimento permitirá comparar células editadas e não editadas e verificar se as modificações realmente interferem na capacidade do vírus de infectar ou se replicar. Esse resultado será decisivo para definir se a plataforma passou de uma etapa de edição molecular para uma evidência funcional de resistência celular.

Se os resultados forem positivos, a pesquisa avançará para uma etapa muito mais complexa: utilizar as células editadas para produzir embriões e, posteriormente, animais. É nesse ponto que entram tecnologias como a transferência nuclear de células somáticas, que permite utilizar o núcleo de uma célula previamente selecionada para reconstruir um embrião.

Mas a própria infraestrutura passa a ser um desafio. A produção e manipulação desses embriões exigem equipamentos especializados, incluindo sistemas de micromanipulação. A disponibilidade dessa estrutura é hoje um dos fatores que limitam a velocidade com que a pesquisa pode avançar.

Para Mariana, entretanto, o desenvolvimento dessa capacidade tecnológica é parte importante do próprio projeto.

“O nosso objetivo é chegar a um animal completamente editado e, futuramente, estabelecer uma linhagem com a característica desejada. Mas existe uma série de etapas entre uma célula editada e esse animal. Cada uma delas precisa ser validada, porque não podemos considerar que uma etapa positiva automaticamente garante a seguinte.”

A importância do projeto ultrapassa a possibilidade de produzir um suíno geneticamente modificado. A pesquisa cria conhecimento nacional em uma área estratégica: edição gênica aplicada à sanidade e à genética de suínos.

A PSA não está presente atualmente no Brasil, mas permanece como uma ameaça sanitária de grande impacto para a suinocultura mundial. Nesse contexto, desenvolver antecipadamente uma plataforma nacional pode representar uma ferramenta de contingência caso a doença chegue ao país. A tecnologia, naturalmente, não substitui biosseguridade, vigilância epidemiológica ou medidas de prevenção.

O que Mariana e sua equipe estão construindo é outra camada de proteção, com a possibilidade de, no futuro, utilizar o próprio genoma do suíno como parte da estratégia de enfrentamento de uma doença para a qual ainda não existe uma solução convencional capaz de eliminar o risco sanitário. 

A pesquisa entra agora em uma etapa decisiva. Segundo Mariana Groke Marques, o trabalho prevê a conclusão das etapas relacionadas à produção e avaliação dos embriões ao longo do próximo ciclo do projeto, com a expectativa de avançar até o fim do próximo ano ou entre o fim de 2027 e meados de 2028, conforme o estágio experimental.

Antes disso, a equipe ainda precisa concluir o desenho e a seleção dos guias de edição, realizar a transfecção dos fibroblastos, selecionar e expandir os clones positivos e adaptar a plataforma de nanopartículas para a entrega do sistema CRISPR.

Na sequência, as células editadas serão submetidas a testes virológicos em laboratório especializado fora do Brasil. Só depois desses resultados será possível avaliar se as alterações genéticas realmente conferem resistência ao vírus e avançar para a etapa de produção de embriões geneticamente editados.

Pesuisadora Franciele Ianiski – Imagem cedida pela Embrapa Suínos e Aves.

A pesquisadora ressalta que o cronograma depende também da disponibilidade de infraestrutura e de parcerias para etapas que exigem equipamentos especializados, como a micromanipulação embrionária. O prazo não representa a previsão de obtenção de um suíno resistente à PSA, mas sim o avanço das diferentes etapas experimentais necessárias para chegar a essa possibilidade. A equipe é formada pelos pesquisadores, José Rodrigo Claudio Pandolfi, Paulo Augusto Esteves, Franciele Ianiski, Beatris Krammer e o bolsista de pós-doutorado da Fapesc, José Victor Cardoso Braga.