Edição Gênica

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Como ele conseguiu editar o genoma dos bebês?
Ele tinha permissão para fazer isso?
Não havia proibição internacional contra a criação de bebês usando a técnica CRISPR ou sanções na China por isso. 
Existem técnicas de edição de genes
Edição Gênica
Janaina R. Kubiszesi
Todas as células vivas da Terra armazenam suas informações hereditárias na forma de moléculas de DNA
Bases são ligadas por pontes de hidrogênio
Esqueleto de açúcar-fosfato
Nucleotídeos
A T C G
The mechanisms that make life possible depend on the structure of the doublestranded DNA molecule. Each monomer in a single DNA strand—that is, each
nucleotide—consists of two parts: a sugar (deoxyribose) with a phosphate group attached to it, and a base, which may be either adenine (A), guanine (G), cytosine (C), or thymine (T) (Figure 1–2). Each sugar is linked to the next via the phosphate group, creating a polymer chain composed of a repetitive sugar-phosphate backbone with a series of bases protruding from it. 
A resposta para a primeira pergunta veio da constatação de que o DNA é um polímero linear de quatro tipos diferentes de monômero, dispostos em uma sequência definida, como as letras de um documento escrito em um alfabeto alfabético.
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Cada fita de DNA pode atuar como molde para a síntese de uma nova fita complementar
fita
fita
fita DNA parental
fita DNA filha
nova fita S
nova fita S’
molde fita S’
molde fita S
A resposta para a segunda pergunta veio da natureza de cadeia dupla da estrutura: porque cada cadeia de DNA contém uma sequência de nucleotídeos que é exatamente complementar à sequência de nucleotídeos de sua cadeia parceira, cada cadeia pode atuar como um modelo ou molde , para a síntese de uma nova cadeia complementar.
The ability of each strand of a DNA molecule to act as a template for producing
a complementary strand enables a cell to copy, or replicate, its genome before
passing it on to its descendants. 
Permite que a célula copie seu genoma antes de passar para seus descendentes!
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HOMEM
~25k genes 
~400k proteínas
O DNA armazena a informação genética na forma de genes
Codificam proteínas ou um conjunto de proteínas que determinam as características de um indivíduo.
A vida depende da capacidade das células de armazenar, recuperar e traduzir as informações contidas no DNA.
E então temos o que foi chamadao de dogma central da biologia molecuar, 
And individual segments of the long DNA sequence are transcribed into separate mRNA molecules, coding for different proteins. A gene therefore is defined as the segment of DNA sequence corresponding to a single protein or set of alternative protein variants or to a single catalytic, regulatory, or structural RNA molecule 
Special sequences in the DNA serve as punctuation, defining where the information for each protein begins and ends 
Life depends on the ability of cells to store, retrieve, and translate the genetic
instructions required to make and maintain a living organism. This hereditary
information is passed on from a cell to its daughter cells at cell division, and from
one generation of an organism to the next through the organism’s reproductive
cells 
As propriedades e funções das células e organismos são determinadas em grande parte pelas proteínas que eles são capazes de produzir.
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síntese de DNA
Replicação
Transcrição
síntese de RNA
Tradução
síntese de proteína
nucleotídeos
Por que editar o DNA?
Evoluir
https://www.britannica.com/biography/Charles-Darwin/images-videos
Seleção Natural
o melhor adaptado, sobrevive
Um dos primeiros traços humanos, o bipedalismo - a capacidade de andar com duas pernas - evoluiu mais de quatro milhões de anos atrás.
http://humanorigins.si.edu/education/introduction-human-evolution
A evolução depende de acidentes e erros
Se a frequência erros fosse alta, a evolução teria sido limitada a organismos menos complexos do que uma mosca da fruta.
A evolução depende de acidentes e erros seguidos de sobrevivência não aleatória. A maioria das alterações genéticas que ocorrem resultam simplesmente de falhas nos mecanismos normais pelos quais os genomas são copiados ou reparados quando danificados, embora o movimento de elementos de DNA transponíveis (discutido abaixo) também tenha um papel importante.
100.000.000
Apesar dos mecanismos de reparo de sequencias de DNA serem altamente precisos, não são perfeitos. Os erros que prejudicaram o funcionamento do DNA resultaram na eliminação daquele individuo
Erros podem acontecer. Alguns para o mal, outros para o bem, e a partir des e por causa desses erros, as espécies puderam evoluir
Como muitas mutações são deletérias, nenhuma espécie pode se permitir acumular a uma taxa alta em suas células germinativas. Embora a frequência de mutação observada seja baixa, acredita-se, no entanto, limitar o número de proteínas essenciais das quais qualquer organismo pode depender, talvez para 30.000. Mais do que isso, e a probabilidade de que pelo menos um componente crítico sofra uma mutação prejudicial se torna catastroficamente alta. Por uma extensão do mesmo argumento, uma frequência de mutação dez vezes maior limitaria um organismo a cerca de 3000 genes essenciais. Nesse caso, a evolução teria sido limitada a organismos consideravelmente menos complexos do que uma mosca da fruta
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Estudar doenças
Pesquisa de fármacos
Entender BioMol humana
Modelos animais humanizados
Biblioteca de genoma
Entender o câncer
Engenharia de tecidos
Estudar organogênese
Ferramentas de edição de genoma
Linhagens celulares isogênicas
O uso de ferramentas de edição de genes em pesquisas. A capacidade de editar o genoma humano pode ser usada em pesquisas para fabricar linhas celulares isogênicas humanas, 1 para modelar o câncer humano2 para fazer triagem genética em larga escala3 e para criar uma nova geração de modelos animais humanizados.4 As linhas celulares isogênicas humanas podem representar um ferramenta poderosa para estudar com mais precisão doenças humanas (1a) células humanas e biologia molecular (1b) e realizar triagem de medicamentos em contextos genéticos controlados (1c). As nucleases engenheiradas também podem ser usadas para modelar o câncer humano, imitando e corrigindo translocações induzidas pelo câncer humano.3 A nova tecnologia CRISPR pode ser aplicada em triagem genética em larga escala para ajudar a responder perguntas não resolvidas ligadas ao desenvolvimento e organogênese (3a) e, eventualmente, ser aplicado e utilizado na tecnologia de engenharia de tecidos (3b). Modelos de camundongos humanizados podem facilitar o estudo de patologia humana, função imune humana, câncer, terapia celular, rastreamento de medicamentos e doenças infecciosas
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E se pudéssemos “melhorar” o DNA sem precisar esperar 4 milhões de anos?
Desenvolveram os primeiros ratos knockout, em 1985, usando nucleases
Inativação de um gene
The consequences of a gene knockout tell us about the function of that gene. Conditional changes, which can be activated at specific time points or in selected tissues, help in establishing the gene’s function at a specific age, or in specific cell types.
It is also possible to introduce precise changes into the protein coding part of a gene. This can be done with the purpose of mimicking a human mutation believed to cause disease. Alternatively, a mouse could be made to produce the human version of a protein. Such studies improve our possibilities for studying human disease mechanisms and for developing and testing new pharmaceuticals.
Engineered nucleases have changed the
approach we use to edit genetic information. It
is now possible to target specific genetic
changes in a selected locus, to either insert or
edit DNA. 
Essas abordagens não foram eficazes em muitos outros organismos devido à sua eficiência inerentemente baixa, à dificuldade de encontrar os produtos desejados diante de eventos de integração não-homólogos muito mais comuns e à ausência de células-tronco que permitiriam a seleção in vitro antes da geração de animais inteiros.
14As nucleases programáveis mudaram a abordagem de edição de informações genéticas. 
nuclease
sequência de DNA editada
Tranfectado para a célula
Nuclease induz uma quebra de cadeia dupla que induz o mecanismo de reparo 
Mudança permanente no DNA
enzimas que quebram ligações entre nucleotídeos
vetor
Associadas a proteínas sintéticas que reconhecem uma sequência especifica de DNA → $$ e demorado
É o mesmo princípio para todas as nucleases de engenharia atualmente disponíveis. Um vírus manipulado contendo a nuclease projetada sob medida e a sequência de DNA nucleotídica editada é transfectado para células humanas. Uma vez dentro da célula, a nuclease manipulada cliva um local específico do DNA cromossômico para induzir uma quebra de cadeia dupla (DSB). Usando o mecanismo de reparo de DNA da célula, a sequência nucleotídica original será substituída pela sequência de interesse editada recentemente. Isso causa modificação permanente do genoma
these include adenoviruses (Ads), retroviruses (γ-retroviruses and lentiviruses), poxviruses, adeno-associated viruses, baculoviruses, and herpes simplex viruses. The choice of virus for routine clinical use will depend on the efficiency of transgene expression, ease of production, safety, toxicity, and stability. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21590391)
que será reparada pelo mecanismo da célula e sequência nucleotídica original será substituída pela sequência de interesse.
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Nucleases dedo de zinco
J.Miller, A.D.McLachlan and A.Klug, 1985
Atuam como fatores de transcrição
Pontos de ligação no DNA
Endonuclease FokI
capaz de reconhecer sequências de 9 a 18 nucleotídeos; nem todas as sequencias tem pontos de ligação com Zn
São nucleases diméricas personalizadas projetadas pela fusão de um domínio de ligação ao DNA altamente específico e um domínio de clivagem do DNA. Três a 6 repetições de dedo de zinco compõem esse domínio de ligação e cada um deles pode reconhecer três nucleotídeos. Assim, o domínio final de ligação ao DNA é capaz de reconhecer sequências variando de 9 a 18 nucleotídeos. Além disso, o domínio de clivagem do DNA é constituído por uma endonuclease FokI que induz uma quebra de cadeia dupla no DNA, uma vez que o motivo personalizado do dedo de zinco reconhece e se liga a uma sequência alvo. Para trabalhar com eficiência, a endonuclease Fok1 precisa dimerizar. Eventualmente, quando ambas as nucleases de dedo de zinco se ligam aos seus locais de reconhecimento, o DNA será cortado. Isso acionará os sistemas endógenos de reparo do DNA e induzirá a modificação do genoma desejada.9
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Nucleases dedo de zinco
https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/152798/1/doc-201.pdf
UNIÃO DE EXTREMIDADES Ñ HOMÓLOGAS
RECOMBINÇÃO HOMÓLOGA
ZFNs são, portanto, particularmente eficazes para promoverem mudança de função, silenciamento gênico ou deleções cromossômicas, enquanto reparos por HR podem corrigir ou substituir um gene mutado ou introduzir cassetes de genes em locais específicos, previamente escolhidos no genoma (LEE et al., 2009)
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TALEN: Transcription activator-like effectors
Proteína secretada de bacterias Xanthomonas 
capaz de reconhecer até 34 aa
Upgrade e tanto na caixa de ferramentas
CRISPR: Clustered regularly interspaced short palindromic repeats
Mecanismo imune de bactérias e é capaz de destruir DNA/RNA estranho
Usa RNA-guia para reconhecer as sequências de DNA
Multiplex: vários genes de uma só vez
↓ especificidade
Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Espaçadas
No entanto, uma das principais limitações é que ela tem uma especificidade menor do que as ferramentas anteriores. Isso resulta em maiores chances de editar regiões de DNA não intencionais, levando a modificações do genoma em locais desconhecidos
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https://www.nature.com/news/genome-editing-revolution-my-whirlwind-year-with-crispr-1.19063
RNA-guia é associado a nuclease Cas9
RNA-guia se alinha com o DNA-alvo e a Cas9 corta a dupla fita...
...induzindo mecanismos de reparos e a sequência desejada pode ser incluída no DNA
Repetições palindrômicas curtas, espaçadas regularmente, agrupadas ou CRISPRs, são sequências repetidas encontradas no código genético das bactérias. Eles são intercalados com 'espaçadores' - trechos únicos de DNA que as bactérias capturam dos vírus invasores, criando um registro genético de seus encontros maliciosos.
Em um encontro repetido com um vírus, uma bactéria pode produzir um trecho de RNA que corresponde à sequência viral, usando o material em seu arquivo espaçador. Este 'RNA guia' se une às enzimas Cas de corte de DNA, codificadas por genes associados ao CRISPR nas proximidades, para procurar e 'clivar' as seqüências virais correspondentes, impedindo a replicação do vírus.
Ao projetar o RNA guia, os pesquisadores podem programar as enzimas Cas - mais comumente Cas9 - para combinar com o DNA em locais específicos que desejam cortar no genoma de uma célula. Isso desencadeia um reparo no DNA que pode resultar em mudanças precisas na sequência do gene de interesse.
Menos
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Editou o gene CCR5, que permite a entrada do vírus na célula.
Há regras de não modificar células germinativas, mas não são tão claras e enfáticas
A ciência ainda não avançou o suficiente para modificar o genoma humano.
Abster-se do engajamento em pesquisas que salvam vidas é ser moralmente responsável por mortes previsíveis e evitáveis.
Pacientes não sabiam exatamente qual o teor era a pesquisa;
O recrutador dos pacientes diz que foi enganado;
A universidade não sabia da pesquisa;
Existem outras formas de prevenir que o bebê contraia HIV durante o parto;
Não há risco do pai transmitir HIV para o bebê;
Algumas cepas de HIV não usam a proteína do gene CCR5 para entrar na célula.
“I understand my work will be controversial, but I believe families need this technology and I am willing to take the criticism for them” 
He Jiankui
https://www.nature.com/articles/d41586-018-07545-0
https://www.ted.com/talks/ellen_jorgensen_what_you_need_to_know_about_crispr