Ferramenta de edição genética pode ajudar no combate ao novo coronavírus

Pesquisadores da USP em Ribeirão Preto desenvolvem estratégia para induzir mutações no gene codificador da enzima ACE2, usada pelo SARS-CoV-2 para invadir as células humanas. Objetivo é prejudicar a interação da molécula com o vírus, sem comprometer sua função no organismo.

Pesquisadores das faculdades de Medicina (FMRP) e de Odontologia (FORP) da Universidade de São Paulo (USP), campus de Ribeirão Preto, estão desenvolvendo uma estratégia para combater a COVID-19 baseada em edição gênica.

Por meio de ferramentas de biologia molecular e de bioinformática eles criaram um sistema para simular mutações pontuais no gene que codifica a proteína ACE2 – à qual o SARS-CoV-2 se liga para entrar nas células humanas. O objetivo é desestabilizar a interação entre o vírus e as células para impedir a infecção.

Desenvolvido no âmbito de um projeto apoiado pela FAPESP, o modelo foi descrito em um artigo publicado na plataforma preprints, ainda sem revisão por pares.

“O sistema possibilita simular a inserção de mutações específicas na região do gene ACE2 que codifica a parte da proteína que adere ao vírus, sem prejudicar as funções fisiológicas da molécula”, diz à Agência FAPESP Geraldo Aleixo Passos, professor da FORP e da FMRP-USP e coordenador do projeto.

Uma das principais funções do gene ACE2 é expressar o RNA mensageiro que orienta a produção da enzima conversora da angiotensina 2 – molécula essencial para o controle da pressão arterial.

Por isso, medicamentos candidatos a combater a COVID-19 pela inibição desse gene reduziriam em tese a entrada do SARS-CoV-2 nas células, mas poderiam causar, como efeito colateral, aumento da pressão arterial, pondera Passos.

“A edição gênica representa uma estratégia mais interessante para interferir na ACE2 porque permite modificar apenas a região da proteína que interage com o novo coronavírus, mantendo intacta a atividade biológica de conversão da angiotensina 2”, avalia o pesquisador.

Por meio de estudos das características estruturais, os pesquisadores analisaram a proteína de superfície do SARS-CoV-2 – chamada spike – e da região da ACE2 que adere ao vírus e permite a sua entrada nas células – a alfa-hélice N-terminal – e identificaram resíduos de aminoácidos que funcionam como pontos de contato entre o novo coronavírus e a ACE2.

“Podem existir outras regiões da ACE2 que interagem com o SARS-CoV-2, mas atacamos a que é mais conhecida”, explica Passos.

Com base no sistema CRISPR/Cas9 – ferramenta molecular que permite inserir ou deletar nucleotídeos (blocos de construção do material genético) e até genes inteiros no genoma –, foram alterados os códons (trincas de nucleotídeos no DNA) dos resíduos de aminoácidos da alfa-hélice N-terminal da ACE2 envolvidos na ligação com o novo coronavírus. As alterações permitiram substituir aminoácidos críticos por outro, chamado alanina (Ala).

Os resultados das análises de predição indicaram que essas mudanças (mutações pontuais) por edição gênica desestabilizaram a interação entre a alfa-hélice N-terminal da ACE2 e a proteína spike do SARS-CoV-2, sem interferir no centro ativo da proteína, mantido intacto.

“Comprovamos em ensaios de bioinformática que a edição gênica é uma estratégia promissora para combater o novo coronavírus”, afirma Passos.

Os pesquisadores estão buscando agora se associar com grupos de virologia para a realização de ensaios in vitro.

Os pós-graduandos participantes do estudo produziram um vídeo explicativo sobre a pesquisa que foi um dos vencedores de um concurso promovido pela Pró-Reitoria de Pós-Graduação da USP para premiar os melhores curtas sobre pesquisas relacionadas à COVID-19 produzidos por estudantes de mestrado e doutorado da universidade.

O artigo A Crispr-Cas9 system designed to introduce point mutations into the human ACE2 gene to weaken the interaction of the ACE2 receptor with the SARS-CoV-2 S protein (DOI: 10.20944/preprints202005.0134.v1), de Tanaka, P.; Santos, J.; Oliveira, E.; Miglioli, N.; Assis, A.; Monteleone-Cassiano, A.; Ribeiro, V.; Duarte, M.; Machado, M.; Mascarenhas, R.; Souza, A.; Brito, L.; Oliveira, L.; Donadi, E.; e Passos, G., pode ser lido em www.preprints.org/manuscript/202005.0134/v1.

Elton Alisson | Agência FAPESP