Ferramenta que permite editar genes pode ajudar a barrar infecção pelo 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

Elton Alisson | Agência FAPESP – 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.