Hugo Bruno Correa Molinari, Embrapa Agroenergia

o início da era da edição genômica

Nos últimos 25 anos, a adoção de técnicas biotecnológicas inovadoras tem impactado positivamente diversos setores do agronegócio brasileiro. A agricultura tem sido beneficiada com ganhos na produtividade e eficiência no uso de recursos agrícolas, relacionados, por exemplo, com a redução na aplicação de defensivos por hectare e a diminuição das perdas em virtude do ataque de insetos-praga, entre outras vantagens. Essas ferramentas biotecnológicas são amplamente empregadas nas culturas de soja, milho e algodão no Brasil, correspondendo a 95% da área total cultivada.

Apesar do domínio em biotecnologia das grandes multinacionais nas principais culturas, na cana-de-açúcar, o cenário para uso de traits biotecnológicos consagrados só começou a mudar a partir do lançamento de uma variedade comercial transgênica resistente à broca-da-cana, desenvolvida pelo Centro de Tecnologia Canavieira – CTC, em 2017.

Nos últimos anos, uma grande revolução tem acontecido na área de melhoramento genético por biotecnologia, com o desenvolvimento da técnica de edição de genomas pelas Dras. Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, premiadas com o Nobel em 2020. Vários centros de pesquisa no mundo têm estudado a técnica de edição genômica CRISPR/Cas para aplicação em diferentes culturas, pois apresenta inúmeras vantagens ─ a principal delas é o fato de não gerar organismos transgênicos.

Afinal, o que é edição genômica? O genoma de uma planta ou de outro organismo possui informações que são hereditárias, ou seja, passadas de pai para filho. Essas informações podem sofrer alterações com o tempo por uma série de fatores e que, depois, podem ser passadas para próxima geração. Essas alterações são chamadas de mutações e são um processo natural.

No caso da edição genômica, é possível se utilizarem tesouras moleculares para cortar o DNA, de forma precisa e no local específico e gerar um organismo melhorado, muito semelhante ao processo que ocorre na natureza ... Uma grande vantagem dessa tecnologia é que o produto gerado por ela não é considerado transgênico "

Hugo Bruno Correa Molinari

Pesquisador da Embrapa Agroenergia

No caso do melhoramento genético clássico, as mutações, quando resultam em características desejáveis, são utilizadas em cruzamentos para gerar organismos melhores. No caso da edição genômica, é possível se utilizarem tesouras moleculares, a grande descoberta das laureadas Emanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, para cortar o DNA, de forma precisa e no local específico e gerar um organismo melhorado, muito semelhante ao processo que ocorre na natureza.

A técnica de edição genômica tem ganhado cada vez mais espaço na pesquisa agrícola, e, apesar de ser uma descoberta recente, ela tem promovido resultados surpreendentes e está sendo incorporada a várias culturas para melhorar diversas características, como tolerância a estresse abiótico, resistência a herbicidas, melhoria de características nutricionais, entre outros.

Além dos ganhos com o melhoramento de uma cultivar/variedade, a obtenção de um organismo editado e, portanto, não transgênico, traz uma implicação de grande relevância para a pesquisa brasileira: a eliminação das etapas de aprovação regulatória, normalmente exigidas para os organismos geneticamente modificados. Essas etapas podem consumir recursos na ordem de 30-60% dos custos para a geração de uma nova variedade que, muitas vezes, são proibitivos para instituições públicas de pesquisa e pequenas empresas.

Dessa forma, a tecnologia de edição genômica pode oferecer uma drástica redução de custos relacionados à geração de variedades com novos traits de interesse, em comparação com o melhoramento genético convencional ou com a transgenia.

A adoção dessa tecnologia torna o mercado de cultivares/variedades mais justo e competitivo, uma vez que empresas públicas e nacionais estarão em condições de participação em cenários semelhantes, dependentes apenas do investimento em Pesquisa e Desenvolvimento.

No contexto da agricultura brasileira, é fundamental que empresas públicas incorporem a tecnologia CRISPR/Cas de edição de genomas aos programas de melhoramento genético, seja ele vegetal, animal ou de microrganismos. Essa tecnologia é revolucionária por sua precisão, rapidez e, principalmente, pelo baixo custo. ;

Na Embrapa, a partir do momento que a técnica de edição genômica ganhou destaque no cenário da pesquisa mundial, o tema tem sido discutido de maneira aprofundada. A diretoria executiva da Embrapa promoveu o desenvolvimento de projetos com a tecnologia CRISPR/Cas, por meio de edital comissionado com foco em edição genômica, e, desde 2018, a Embrapa Agroenergia juntamente com a Embrapa Soja, Embrapa Milho e Sorgo, Embrapa Arroz e Feijão e UMiP GenClima vêm desenvolvendo o projeto CRISPRevolution, para produção de variedades/cultivares de cana-de-açúcar, soja, milho e feijão editadas em relação a diversas características de interesse.

Os primeiros eventos editados aprovados na Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), no dia 10/12/2021, foram as variedades Cana Flex I e a Cana Flex II, que apresentam, respectivamente, maior digestibilidade da parede celular e maior concentração de sacarose nos tecidos vegetais. A Cana Flex I é fruto do silenciamento do gene responsável pela rigidez da parede celular da planta. Essa estrutura foi modificada e apresentou maior “digestibilidade”, ou seja, maior acesso ao ataque de enzimas durante a etapa da hidrólise enzimática, processo químico que extrai os compostos da biomassa vegetal. Já a segunda variedade, Flex II, foi gerada por meio do silenciamento de outro gene nos tecidos da planta, que ocasionou um incremento considerável na produção de sacarose. Os materiais Flex I e II editados estão em fase de multiplicação em casa-de-vegetação e, após a aprovação na CTNBio, serão plantados a campo.

Em relação à cana-de-açúcar, cabe ressaltar que a utilização de qualquer ferramenta biotecnológica é um desafio à parte, pois, além de possuir um genoma grande e complexo, existe uma escassez de dados genômicos quando se pretende englobar outras variedades de importância. Somado a isso, as variedades com maior marketshare costumam ter baixa eficiência de transformação genética, e as técnicas de triagem para seleção das plantas editadas ainda apresentam limitações para adoção rotineira em programas de melhoramento. Entretanto, a equipe da Embrapa Agroenergia conseguiu realizar um grande feito, pois, ao identificar bons genes-alvos, conseguiu delinear uma estratégia de silenciamento baseado em RNP (Ribonucleoprotein) – que não permite incorporação de DNA do complexo Cas/guia no genoma do organismo-alvo –, para selecionar as plantas editadas que foram consideradas não transgênicas pela CTNBio. Assim, desenvolvemos uma estratégia reproduzível para geração de plantas editadas de cana-de-açúcar que pode ser facilmente aplicada a outras variedades de importância ao setor sucroenergético. Uma grande vantagem do emprego dessa ferramenta é que o açúcar de uma cana-de-açúcar editada pode ser normalmente exportado por não ser considerado transgênico e, assim, alavancar ainda mais o setor com novas características de interesse.

Apesar de a transgenia ainda continuar sendo uma importante estratégia para solução de problemas na agricultura e agregação de valor, a edição genômica feita com técnicas como CRISPR/Cas permite a manipulação do DNA de forma muito mais precisa, rápida e econômica quando comparada à transgenia. Isso tem permitido "democratizar" o uso da biotecnologia na agricultura, não somente do ponto de vista de mais empresas e instituições participando do desenvolvimento de produtos que chegam ao mercado, mas também permitindo que mais espécies de interesse sejam beneficiadas na solução de problemas agronômicos e de agregação de valor.

O início da era da edição genômica se inicia com uma pesquisa 100% brasileira com a cana-de-açúcar, mas as pesquisas, no Brasil e no restante do mundo, apontam para um futuro de rápida adoção dessa técnica em todas as culturas. Os organismos editados são considerados seguros para a saúde humana e para o meio ambiente, da mesma forma que os organismos utilizados no melhoramento clássico.

Dando continuidade aos projetos já iniciados na Embrapa, ainda em 2022, a empresa também deverá obter aprovação das primeiras cultivares de soja editadas com redução de fatores antinutricionais e, em breve, outras novas variedades/cultivares editadas de cana-de-açúcar, milho, soja e feijão para tolerância à seca. A edição genômica apresenta inúmeras possibilidades de aplicação, e a adoção dessa estratégia pela Embrapa representa um grande marco e, certamente, trará contribuições relevantes para o crescimento sustentável da agricultura no Brasil. .n

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