O melhoramento genético de culturas agrícolas tem se tornado um instrumento muito importante para lidar com os desafios impostos pelas mudanças climáticas, pela crescente demanda por alimentos e pela necessidade de sustentabilidade nas cadeias de produção.
Recentemente, um estudo publicado na revista Frontiers in Genome Editing [1] introduziu uma inovação técnica significativa ao demonstrar, pela primeira vez, a edição genômica em framboesas (Rubus idaeus) por meio de CRISPR-Cas9, utilizando um protocolo sem DNA exógeno. O avanço é relevante não apenas por superar barreiras técnicas históricas da espécie, mas também por sinalizar um caminho viável para o desenvolvimento de cultivares não transgênicas com características agronômicas aprimoradas.
Protoplastos e edição sem DNA exógeno: um novo caminho para cultivares não transgênicas
A abordagem utilizada no estudo se diferencia por evitar a introdução de sequências de DNA exógeno no genoma da planta, característica comum em métodos transgênicos. Essa distinção é importante porque permite classificar as plantas editadas como não transgênicas sob legislações mais recentes, o que simplifica o processo regulatório em diversas regiões. No contexto atual, em que a aceitação pública e regulatória de organismos geneticamente modificados ainda é limitada, essa vantagem técnica representa um diferencial estratégico relevante para produtores e desenvolvedores de cultivares.
O método envolveu o isolamento de protoplastos, células vegetais sem parede celular, a partir de culturas estéreis de caule de framboesa. Esse material vegetal foi escolhido por sua capacidade de regeneração e pela manutenção do perfil genético original da planta, fator essencial em espécies altamente heterozigóticas como a framboesa. Após a remoção da parede celular por digestão enzimática, as células foram submetidas à transfecção com ribonucleoproteínas (RNPs) formadas por enzimas Cas9 e guias de RNA sintéticos, direcionadas para regiões específicas do genoma.
Resultados e eficiência da edição genômica
A edição do gene phytoene desaturase (PDS), escolhido como alvo inicial por gerar um fenótipo visível em caso de mutação, atingiu uma eficiência de até 19%, conforme confirmado por sequenciamento de amplicons. Essa taxa é considerada elevada para protocolos de transfecção de protoplastos baseados em polietilenoglicol (PEG), especialmente em espécies lenhosas com baixa taxa de regeneração. A seleção do gene PDS como modelo permitiu validar o sistema antes de direcionar a edição a genes com impacto direto em características agronômicas.
Além do PDS, os pesquisadores direcionaram a edição para genes funcionalmente relevantes, como polygalacturonase (PG), WRKY52 e NPR1. O gene PG está associado à degradação da parede celular durante o amadurecimento, sendo um alvo para o aumento da firmeza dos frutos. Já os genes WRKY52 e NPR1 estão envolvidos em respostas de resistência a fungos como Botrytis cinerea e ao oídio (powdery mildew), doenças que afetam severamente a produtividade e a qualidade pós-colheita em frutas vermelhas. Os resultados apontaram para níveis de edição variáveis entre os alvos, reforçando a importância da otimização de gRNAs específicos e da avaliação da acessibilidade cromatínica nas regiões alvo.
Avanços para o melhoramento genético de frutas vermelhas
A framboesa é uma cultura de elevado valor econômico e nutricional, com destaque para o teor de compostos bioativos como antocianinas, flavonoides e ácidos fenólicos. Entretanto, sua propagação vegetativa, ciclo de frutificação bienal e sensibilidade pós-colheita dificultam o uso de métodos tradicionais de melhoramento genético. Por isso, a adoção de estratégias baseadas em edição genômica direta, como a técnica aplicada neste estudo, representa uma solução promissora para acelerar o desenvolvimento de cultivares adaptadas às demandas do mercado.
Frutas com maior firmeza e resistência natural a patógenos apresentam vida útil estendida e menor dependência de tratamentos pós-colheita, como refrigeração intensa ou aplicação de fungicidas. A incorporação dessas características por meio da edição de genes específicos permite reduzir perdas logísticas, otimizar o transporte e oferecer produtos com melhor qualidade ao consumidor final. Além disso, o processo reduz a necessidade de recursos como água e defensivos, contribuindo diretamente para uma produção mais sustentável e alinhada com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), especialmente no que diz respeito à segurança alimentar e à saúde.
Implicações regulatórias e comerciais
A distinção entre cultivares transgênicas e aquelas obtidas por mutações dirigidas sem inserção de DNA exógeno tem ganhado destaque em legislações internacionais. No Reino Unido, por exemplo, a legislação de 2023 sobre Tecnologias de Precisão em Melhoramento Genético já prevê a regulamentação diferenciada para plantas resultantes de mutações que poderiam ocorrer naturalmente. A União Europeia discute normas semelhantes, o que poderá ampliar a aceitação e o comércio de produtos editados por CRISPR no bloco econômico.
Esse cenário torna as técnicas de edição genômica sem DNA exógeno ainda mais relevantes do ponto de vista comercial. Cultivares desenvolvidas com RNPs apresentam potencial para serem rapidamente integradas em programas de melhoramento e comercialização, sem os obstáculos regulatórios que afetam organismos transgênicos. Além disso, estudos de percepção pública indicam maior aceitação de cultivares editadas quando associadas a benefícios ambientais, como redução de desperdício e uso racional de insumos.
Em conclusão, o protocolo desenvolvido oferece uma plataforma viável para testes funcionais, validação de alvos e geração de dados para programas de melhoramento. O estudo destaca também a importância da utilização de materiais vegetativos vigorosos e jovens para maximizar o rendimento de protoplastos viáveis. A qualidade dos reagentes, especialmente gRNAs e enzimas Cas9 de alta pureza, é outro fator determinante para a eficiência da edição, apontando para a necessidade de fornecedores confiáveis e experientes.
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[1] Creeth R, Thompson A, Kevei Z. DNA-free CRISPR genome editing in raspberry (Rubus idaeus) protoplast through RNP-mediated transfection. Front Genome Ed. 2025 Jun 30;7:1589431. doi: 10.3389/fgeed.2025.1589431
