A edição genética é uma nova tecnologia genética onde o DNA de um organismo pode ser modificado em um ponto exato do seu código genético. Além de oferecer a capacidade de fazer alterações genéticas precisas, a técnica também não envolve necessariamente a adição de DNA de outro organismo.

   A tecnologia de edição genética mais comumente usada é o sistema CRISPR-Cas, um processo bacteriano natural que foi adaptado para uso como ferramenta de edição de genoma em outros organismos. Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, as cientistas que desenvolveram o método, receberam o Prêmio Nobel de Química em 2020 por esta descoberta. Na última década, cientistas de todo o mundo aprenderam como usar a técnica e aperfeiçoá-la no organismo de sua escolha.

   A edição genética é atualmente classificada como modificação genética na Nova Zelândia, mas muitos países estão aprovando novas regulamentações especificamente para culturas geneticamente editadas. Cientistas de todo o mundo estão agora encontrando respostas para as cinco questões que precisam ser abordadas na criação de uma planta geneticamente editada para uso comercial.

   Cientistas interessados ​​em alterar uma característica de uma planta examinam muitas variedades diferentes para ver que variação natural existe. Os melhoristas vegetais mantêm grandes coleções de germoplasma – bibliotecas de indivíduos que representam a variedade de diferenças genéticas encontradas na natureza – para garantir o acesso a toda a diversidade das espécies.

   Se uma característica, como flores azuis ou frutas em forma de estrela, existe naturalmente em uma espécie, é provável que você consiga criá-la por meio da edição genética, potencialmente muito mais rápido do que se usasse uma abordagem de reprodução tradicional. A edição de genes permite que os cientistas façam alterações muito simples na sequência de DNA existente de um organismo para criar uma nova versão de um gene existente. Isto pode resultar numa versão da característica muito diferente daquela do indivíduo original, mas reflete uma mudança que pode ocorrer através de mutação natural. A principal vantagem é a capacidade de trazer uma característica específica para uma planta de elite, sem muitas rodadas de melhoramento tradicional para remover alterações indesejadas.

   A resistência a doenças em plantas às vezes é conferida por uma versão específica de um único gene. A versão resistente pode existir no parente selvagem, mas não era necessária durante o cultivo da cultura cultivada, talvez devido à falta de pressão de doenças na região de cultivo. Um cruzamento com o parente selvagem introduziria o gene resistente em alguns dos descendentes, mas também misturaria muitos milhares de versões desconhecidas e indesejadas de genes. Podem ser necessárias seis ou mais rodadas de reprodução para obter novamente uma cultivar de elite. Nas culturas frutíferas perenes, cada ciclo de melhoramento pode levar cinco ou mais anos, tornando este um processo muito lento. Com a edição genética, isso poderia ser reduzido a uma única rodada, alterando o gene da versão suscetível para a versão resistente diretamente no cultivar elite.

   Para poder usar a edição genética para alterar uma característica, você precisa saber muito sobre como ela é controlada no nível genético. Algumas características são controladas por um único gene, outras por uma rede de genes e por influências do ambiente.

   Por exemplo, a altura humana é controlada por uma combinação de mais de 700 genes, com alguma influência de fatores ambientais como a nutrição.

   A edição genética envolve a programação do sistema CRISPR-Cas para procurar e fazer uma alteração em um gene específico que controla a característica de interesse. Isso significa que os cientistas precisam ter uma compreensão profunda da característica, do gene que desejam editar, da sua sequência de DNA, de como é controlada e de como interage com outros genes na planta. Somente com toda essa informação os cientistas poderão programar o CRISPR-Cas para atingir uma sequência específica de DNA dentro do gene e, com alguma certeza, alterar apenas esse gene e a característica associada.

   As organizações científicas têm patenteado genes e sequências de DNA desde a década de 1970, embora alguns países, como os EUA, tenham alterado as suas regras para o patenteamento de genes nos últimos anos. Deter a patente de um gene significa que ninguém mais poderá trabalhar com ele para criar um produto comercial sem a sua permissão durante cerca de 20 anos (dependendo das regras do país onde foi patenteado).

   Portanto, os cientistas podem estar limitados a trabalhar com genes que eles ou a sua organização já patentearam, que ainda não foram patenteados por ninguém, que já são do domínio público, ou onde podem obter permissão do titular da patente.

   Também existem limitações no uso do CRISPR-Cas devido à sua propriedade. Os cientistas podem utilizar a tecnologia CRISPR-Cas para fins de pesquisa se tiverem uma licença, mas os seus resultados não podem ser comercializados sem uma licença comercial adicional, muitas vezes dispendiosa. Os termos destes acordos são negociados com os detentores de patentes, que podem decidir a quem emitir licenças, para que fins, em que regiões e a que custo.

   Na maioria das vezes, os cientistas precisam que cada célula da planta adulta contenha a versão editada do gene para causar a mudança de característica desejada. Isto envolve retirar uma única célula de uma planta doadora de elite; colocar o maquinário CRISPR-Cas naquela célula para que ela possa editar a sequência de DNA; transformar a única célula editada em uma planta completa; e verificar se a planta possui a edição necessária e se nenhuma outra alteração indesejada ocorreu durante o processo.

   As células vegetais são mais difíceis de editar do que as células animais. Devido à estrutura das células vegetais, a maquinaria CRISPR-Cas tem atualmente de ser introduzida na célula através de modificação genética: os cientistas estão à procura de uma forma de contornar este passo de modificação genética, uma vez que normalmente deixa o DNA da maquinaria CRISPR-Cas na célula vegetal.

   Criar uma planta inteira a partir de uma única célula também é um desafio. Uma célula vegetal pode ser transformada em uma planta completa usando cultura de tecidos, mas não existe um processo que sirva para todos. Diferentes plantas e, em algumas espécies, diferentes variedades, requerem diferentes regimes de cultura de tecidos, e podem ser necessários muitos anos de experimentação para encontrar um que funcione.

   Mesmo com todas as informações de que dispõem, os cientistas não podem garantir que uma planta retirada do laboratório terá um bom desempenho no campo ou pomar. As plantas são muito sensíveis ao seu ambiente e a alteração de um gene – seja através de mutação natural ou através de edição genética – pode ter um impacto na forma como uma planta se comporta num ambiente de produção.

   Se uma planta geneticamente editada fosse selecionada como uma potencial variedade comercial, teria então de entrar no pipeline de ensaios de cultivo utilizados para todas as novas variedades, para garantir que tinha todas as características necessárias para o sucesso comercial.

   As tecnologias genéticas oferecem benefícios para a produção alimentar, especialmente ao permitirem aos cientistas fornecerem, a um ritmo mais rápido, as novas variedades que abordam algumas das questões mais prementes do setor agroalimentar, como a adaptação às alterações climáticas e a resistência a novas pragas e doenças. No entanto, ainda existe a necessidade de garantir que as tecnologias sejam utilizadas de forma adequada e que as variedades ofereçam os melhores resultados para consumidores e produtores.

   Em todo o mundo, as regulamentações estão mudando, e é importante que as regulamentações alteradas apoiem tanto o avanço científico como a segurança do consumidor. A regulamentação baseada no resultado dos programas de melhoramento, independentemente das tecnologias utilizadas, provavelmente oferecerá ambos. No entanto, existem também fatores sociais, culturais e econômicos a serem considerados na introdução de qualquer nova tecnologia. É importante que todos os aspectos do debate sejam considerados, para garantir que a implantação de tecnologias genéticas num ambiente comercial produz impactos positivos para a sociedade.

*Este artigo foi escrito pela “Plant & Food Research” e pode ser acessado em seu idioma original através de: https://www.plantandfood.com/en-nz/article/five-steps-to-a-gene-edited-plant