A crescente exploração da tecnologia de edição genômica, como a CRISPR, está abrindo novas perspectivas na piscicultura brasileira. Os peixes pelas características da fisiologia reprodutiva são candidatos ideais para a aplicação dessas técnicas inovadoras. A prolificidade inerente aos peixes é um dos fatores que facilitam o uso desta tecnologia. Com a capacidade de liberar milhares de ovos em cada desova, os peixes oferecem uma ampla gama de oportunidades para experimentação genética.

Médica-veterinária, mestre em Reprodução Animal, PhD em Biologia Celular e pesquisadora da Embrapa Pesca e Aquicultura, Fernanda Loureiro de Almeida O’Sullivan: “É de suma importância proporcionar maior acesso à informação sobre edição genômica à população” – Fotos: Jaqueline Galvão/OP Rural

A fertilização externa, com protocolos já estabelecidos ao longo do tempo, simplifica ainda mais o uso desta tecnologia. “A domesticação de cada espécie levou ao desenvolvimento de protocolos de reprodução, eliminando a necessidade de adaptação para aplicar a edição genômica. As principais espécies já têm a reprodução dominada pela fertilização externa. Os reagentes da CRISPR têm que ser injetados nos oócitos e sêmen coletados quando o ovo ainda está na fase unicelular para fazer a ruptura do DNA. Após esse processo todas as células daquele embrião vão manter a mesma mutação”, explicou a médica-veterinária, mestre em Reprodução Animal, PhD em Biologia Celular e pesquisadora da Embrapa Pesca e Aquicultura, Fernanda Loureiro de Almeida O’Sullivan, durante o Inovameat, um dos principais eventos de proteína animal do Paraná, realizado no início de abril, em Toledo, na região Oeste.

O tamanho dos ovos é outro aspecto que favorece a manipulação genômica em peixes. Com ovos visíveis a olho nu em muitas espécies, não são necessários equipamentos sofisticados para a injeção dos reagentes da CRISPR. Além disso, o desenvolvimento embrionário e larval ocorre fora do corpo da mãe, eliminando a necessidade de receptoras, como nos mamíferos. “A injeção dos componentes genéticos seguida pela incubação dos ovos aproveita protocolos já estabelecidos na piscicultura”, salienta a pesquisadora.

Outro aspecto que ajuda bastante, principalmente na geração das linhagens, é o ciclo de vida curto, que faz com que o intervalo entre gerações seja muito menor, acelerando a fixação do fenótipo das linhagens geradas. “Tem sido muito utilizada a edição genômica em peixes principalmente por estas características, lembrando que nós temos quase 500 espécies de peixes em cultivo produzidas comercialmente e, para cada uma temos que fazer um estudo específico”, ressalta.

De acordo com a médica-veterinária, os principais países impulsionadores da edição genômica na piscicultura são a China e o Chile, sendo que o país asiático está na vanguarda do desenvolvimento desta tecnologia. “No Brasil, pesquisas de edição genômica são realizadas apenas em espécies de relevância econômica, com muitos trabalhos sendo desenvolvidos com a tilápia”, aponta a especialista.

Os fenótipos mais abordados nos estudos incluem reprodução, pigmentação, desenvolvimento muscular, resistência a doenças, toxinas e infecções virais, resposta imune, biomarcadores (como GFP) e metabolismo de ômega 3.

Exemplos de edição genômica na aquicultura

A PhD em Biologia Celular expõe que um dos avanços mais expressivos na edição genômica animal é explicado pela raça bovina Belgian Blue, conhecida por seu fenótipo de musculatura dupla. “O estudo do genoma dessa raça revelou a ausência de um gene que codifica a proteína miostatina, responsável por regular o crescimento muscular estriado. Quando ausente, resulta em uma regulação reduzida, permitindo um crescimento muscular contínuo e exponencial”, aponta a palestrante.

Essa descoberta tem sido aplicada em diversas espécies de peixes, com resultados promissores para o knockout da miostatina na carpa comum, bagre do canal, linguado oliva (coreano), dourada, dourada de Wuchang, bagre amarelo e tilápia do Nilo. “Na carpa comum foram observadas um aumento significativo de 49% na hiperplasia muscular. Esse aumento é evidente desde a fase juvenil, com peixes editados exibindo uma massa muscular consideravelmente maior em comparação com os peixes não editados da mesma idade e desova”, avalia Fernanda.

Médica-veterinária, mestre em Reprodução Animal, PhD em Biologia Celular e pesquisadora da Embrapa Pesca e Aquicultura, Fernanda Loureiro de Almeida O’Sullivan: “Estratégias avançadas como a coinjeção de genes relacionados ao albinismo e à miostatina estão sendo exploradas em espécies como o tambaqui”

Em outros casos, como na dourada de Wuchang, a pesquisadora conta que o knockout da miostatina resultou em um aumento de 11% na densidade muscular, enquanto no bagre amarelo, os peixes editados chegaram entre 1.3 a 1.4 vezes mais peso do que os não editados, principalmente devido ao aumento no número de fibras musculares. E a tilápia editada para o knockout da miostatina por CRISPR/Cas9 apresentou quase o dobro do ganho de peso de uma tilápia não editada. “Todos os peixes de corte que passaram pela edição genômica estão explorando a edição da proteína miostatina, e isso é essencial”, destaca a pesquisadora. “Ao considerar uma produção mais eficiente e uma maior produtividade por hectare de lâmina de água, a edição da miostatina desempenha um papel essencial nesse avanço”, ressalta.

Coloração

Outro avanço da indústria da aquicultura é a manipulação genômica da coloração em diversas espécies, incluindo a carpa prussiana branca, a botia, o salmão do Atlântico e a tilápia vermelha, esta altamente valorizada na Malásia. “Esta variedade de tilápia alcançou uma eficiência de 98.9% na edição genômica”, expôs Fernanda, complementando: “Estratégias avançadas como a coinjeção de genes relacionados ao albinismo e à miostatina estão sendo exploradas em espécies como o tambaqui, que já aos sete dias de vida se observa a manifestação inicial da pigmentação, sinalizando a possibilidade de supressão da miostatina”.

Fernanda relata que na parte de reprodução, a esterilidade já foi trabalhada com a edição genômica na tilápia do Nilo, no bagre do canal e no salmão do Atlântico. E adiantou que está em andamento um projeto para estudo no tambaqui, principal espécie nativa brasileira, uma vez que as espinhas intermusculares representam cerca de 20% de perdas no processo de beneficiamento da espécie. “É um fenótipo interessante para se estudar e tentar aplicar na principal espécie nativa brasileira para a remoção das espinhas intermusculares”, menciona.

A mestre em Reprodução Animal conta que uma pesquisadora chinesa realizou modificações genéticas na carpa prussiana, na carpa crussiana e na dourada de Wuchang, todas pertencentes à família dos ciprinídeos, interrompendo na terceira geração o desenvolvimento das espinhas em forma de Y desses peixes. “A tecnologia CRISPR é uma técnica altamente eficiente e o ciclo de vida desses peixes é curto acelera ainda mais o processo de obtenção de linhagens com fenótipo definitivo, uma vez que essas mutações são herdáveis. Quando um peixe mutado produz espermatogônias e óvulos, essas características são transmitidas para a prole, facilitando assim o estabelecimento das linhagens de peixes”, aponta.

Fernanda diz ainda que uma outra aplicação da edição genômica pode ser feita em linhagens celulares in vitro. “As células-tronco de uma espécie são coletadas para realizar a mutação nas células, seguida pelo transplante. O genoma de um oócito ou embrião em estágio unicelular é ‘desativado’ e um núcleo é transplantado para uma placa que contenha várias células, realizando assim a edição genômica. São numerosas as aplicações que podemos explorar com a tecnologia CRISPR/Cas9”, enfatiza a pesquisadora.

Da edição genômica à mesa

Foto: Jefferson Christofoletti

A produção e comercialização de peixes geneticamente editados variam de região para região no mundo, com cada país adotando suas próprias regulamentações e políticas em relação a esses organismos modificados. “O Brasil se destaca como um país avançado nesse campo, com uma estrutura consolidada para lidar com organismos geneticamente modificados e transgênicos. Enquanto isso, a Europa tende a ser mais cautelosa e restritiva em relação a essas tecnologias, resultando em diferentes regulamentações e legalizações de acordo com o país”, compara Fernanda.

Em alguns países europeus, a pesquisadora menciona que a edição genômica pode ser usada apenas para fins de pesquisa, não sendo permitida para cultivo comercial.

Atualmente, apenas duas espécies de peixes geneticamente modificados estão disponíveis no mercado para o consumidor final, ambas produzidas e regulamentadas no Japão: o fugu (similar ao baiacu) e o pargo vermelho japonês (Madai 22).

Vantagens

A edição genômica na aquicultura oferece diversas vantagens, destacando-se pela sua aplicação fácil, de baixo custo e oferece uma abordagem sustentável (redução de ração, esterilidade, diminuição de resíduos e manutenção da sanidade). “A técnica CRISPR/Cas9 representa uma revolução na edição genômica devido à sua alta eficiência. Além de cortar precisamente a dupla fita de DNA, sua precisão é excepcionalmente alta, ao contrário de técnicas mais antigas que ocasionalmente resultavam em cortes incorretos. Agora, com a CRISPR/Cas9, ao desenhar uma guia, é possível realizar cortes exatos no local desejado do genoma, permitindo a criação de fenótipos específicos. Uma das maiores vantagens dessa técnica é a sua velocidade, pois pode dobrar a produção em apenas uma geração, representando um avanço considerável e não apenas um efeito cumulativo”, destaca Fernanda.

Desafios

Fernanda relata que ainda existe muita confusão entre o paralelismo do melhoramento genético e a seleção genômica. Ela enfatiza que não é possível realizar edição genômica em material genético que já foi selecionado, pois este já possui características de produção superiores. “É essencial compreender que ambas as modalidades de aprimoramento e aumento da produção devem progredir de forma simultânea. É importante ressaltar que trabalhamos com genes únicos; portanto, quando se deseja um efeito fenotípico que envolve múltiplos genes ou é somático e aditivo, é necessária a aplicação do melhoramento genético. Assim, é fundamental alinhar essas duas tecnologias. No entanto, ainda persiste a falta de compreensão por parte de muitas empresas e pesquisadores em relação à convergência dessas duas abordagens”, pontua.

Foto: Jefferson Christofoletti

A pesquisadora também aponta uma série de desafios, incluindo segurança biológica, contaminação e competição com estoques naturais, bem-estar animal, regulamentação, registro e legalização de linhagens como gargalos do setor. “No Brasil essas questões já estão estabelecidas por meio de leis existentes, além da necessidade de aceitação pelo mercado consumidor, que ainda possui pouco conhecimento sobre essa técnica e suas potenciais vantagens. É de suma importância proporcionar maior acesso à informação sobre edição genômica à população”, salienta.

Trabalhos em andamento

Em 2023, foi criado o Núcleo de Edição Genômica para Peixes de Aquicultura (CNPASA) e em 2024 a Embrapa realizou a produção dos primeiros tambaquis geneticamente modificados.

Atualmente, o centro de pesquisa está envolvido em dois projetos com as espécies de tambaqui e tilápia. Conforme detalha Fernanda, o primeiro visa a criação de tambaquis sem espinhas intermusculares (IBs), identificando o gene responsável para sua supressão, considerando que as perdas chegam a 20% no rendimento de filés, representando um dos principais desafios enfrentados pela indústria, e fazer o nocaute da miostatina, visando um crescimento acelerado e maior rendimento de filé.

E para a tilápia, o foco do trabalho também está voltado ao nocaute da miostatina, visando um crescimento mais eficiente e rendimentos superiores de filé. “Embora já existam linhagens de tilápia disponíveis no mercado com edição genômica, nosso objetivo é desenvolver genéticas adaptadas pela Embrapa para diferentes regiões do Brasil”, reforça.

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