Pesquisadores do Centro de Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC) acabam de publicar na revista Frontiers in Plant Science uma ampla revisão sobre os avanços da transformação genética em milho. O trabalho aborda as diferentes técnicas utilizadas para desenvolver novas variedades e as tendências para uma nova geração de transgênicos e, sobretudo, de plantas geneticamente editadas.

O GCCRC é um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

De acordo com Juliana Yassitepe, pesquisadora da Embrapa e primeira autora do artigo, o trabalho reúne os processos mais atuais para desenvolvimento de novos cultivares e mapeia as características de maior interesse buscadas hoje pelos cientistas. “Fizemos uma revisão mais ampla, não apenas sobre transformação de milho. Abordamos os pipelines que existem para produzir plantas geneticamente modificadas [OGMs] ou editadas até chegar ao mercado”, explica.

As plantas OGMs já fazem parte da agricultura há algumas décadas. Até o momento, entretanto, a maioria delas apresenta basicamente duas características vantajosas: resistência a herbicidas e a insetos. O milho conta com variedades comerciais transgênicas amplamente utilizadas na agricultura. É o caso do milho BT que, ao receber genes da bactéria Bacillus thuringiensis, expressa uma proteína capaz de matar lagartas que afetam as lavouras.

As variedades OGMs já são adotadas em 190 milhões de hectares em 29 países. No caso do milho, 31% das áreas cultivadas ao redor do globo têm a planta geneticamente modificada. O milho também é a variedade agrícola com mais eventos OGMs aprovados por órgãos regulatórios: são 148 em 35 países diferentes, a maioria combinando resistência a insetos e tolerância a herbicidas. Os dados são do relatório de 2019 do Serviço Internacional para Aquisição de Aplicações de Agrobiotecnologia (ISAAA, na sigla em inglês).

Os cultivares OGMs que apresentam tolerância a herbicidas e a insetos – prevalentes no mercado – tiveram seu desenvolvimento favorecido, pois essas características são relativamente fáceis de serem avaliadas durante o processo de desenvolvimento. “São características qualitativas na qual o efeito de um gene é fácil de medir, pois ou a planta é resistente ou não é”, diz Yassitepe.

De acordo com o artigo, atualmente, pesquisadores e empresas têm buscado um novo desafio com relação ao desenvolvimento de OGMs: o desenvolvimento de plantas com características mais complexas e que, por exemplo, tolerem condições adversas decorrentes da crise climática (como seca e altas temperaturas) ou apresentem mais eficiência em termos do uso de nutrientes e produtividade.

A manifestação de tais características de forma substancial, diferentemente da resistência a insetos e herbicidas, depende simultaneamente da interação entre diferentes genes e com o ambiente. Essa complexidade, segundo os autores, tem feito com que empresas e instituições de pesquisa invistam em novas técnicas, processos de descoberta de genes e programas de avaliação em larga escala.

Associado a essa demanda e a novas tendências de pesquisa estão alguns dos grandes desafios da humanidade, entre eles o aumento da produtividade agrícola frente a questões como a crise climática, considerando os cerca de 10 bilhões de pessoas que habitarão o planeta em 2050, de acordo com projeções da Organização das Nações Unidas (ONU).

Essas mudanças que resultam na demanda por novas e mais complexas características também são acompanhadas por transformações nos processos técnicos de desenvolvimento de novos cultivares, dizem os cientistas. Se os primeiros OGMs comerciais de milho eram desenvolvidos usando a técnica de bombardeamento do DNA (que permite a introdução de DNA de outros organismos, contido em um vetor, nas células vegetais por meio do bombardeamento de partículas), cujo controle da transformação é mais impreciso, hoje o que prevalece é o uso da bactéria Agrobacterium tumefaciens para a entrega dos genes de interesse de forma mais acertada. Tal mudança de metodologia ajudou a simplificar os processos de regulamentação de transgênicos, considerando as incertezas da técnica de bombardeamento.

“A regulamentação de transgênicos gerados por meio da técnica de bombardeamento era muito complicada, porque poderia incluir fragmentos do gene e pedaços do vetor além do planejado”, explica a pesquisadora.

Edição gênica

Segundo os autores, a edição gênica por um sistema conhecido como CRISPR-Cas é a grande promessa da biotecnologia de plantas sobretudo para os países em desenvolvimento como o Brasil. Seu desenvolvimento teve início nos anos 2010 com a possibilidade de editar o DNA de forma mais precisa do que era possível anteriormente. A técnica, que rendeu o Prêmio Nobel de Química de 2020 à francesa Emmanuelle Charpentier e à norte-americana Jennifer A. Doudna, tem sido aprimorada a passos largos nos últimos anos e estimulado o investimento em pesquisa visando cultivares agrícolas geneticamente editados.

O método consiste em literalmente editar a sequência de DNA, ou seja, inserir, deletar ou substituir nucleotídeos (as letras que compõem a sequência de DNA) para obter uma característica desejável, como resistência à seca.

Além de se mostrar uma técnica de modificação genética mais barata e acessível, as tendências de regulamentação apontam para uma simplificação do processo, considerando que não haveria DNA de outras espécies inserido no genoma das variedades resultantes.

“Cada país segue sua própria legislação, com suas peculiaridades. Diferentemente da União Europeia, por exemplo, o Brasil tomou uma posição mais aberta em relação à edição genômica”, avalia José Hernandes Lopes, pesquisador do GCCRC e coautor do artigo. De acordo com ele, o maior desafio para a regulamentação da tecnologia está nas chamadas mutações off-target, em que alterações não previstas podem ser realizadas em um genoma a partir da edição genômica. Como descrevem os cientistas no texto, entretanto, tais mudanças não previstas são muito raras em plantas.

Apesar de ainda ser necessária uma estrutura de descoberta de genes para que seja possível desenvolver uma planta editada, as tendências apontam para uma ampliação do acesso à tecnologia, diz o estudo. “A edição de genomas poderá contribuir para o aumento de laboratórios capazes de desenvolver e comercializar novas variedades. Por simular mudanças genéticas que também aparecem espontaneamente por meio de processos naturais, alguns países já consideram alguns casos como sendo plantas livres de transgenia”, complementa Viviane Heinzen, que também está entre os autores da publicação.

Ela lembra que hoje já existem produtos editados disponíveis comercialmente em alguns países, ou em processo avançado de aprovação, tais como variedades de milho, soja, camélia e citrus, apresentando desde características como melhora nos nutrientes até resistência a doenças.

O artigo Maize Transformation: From Plant Material to the Release of Genetically Modified and Edited Varieties pode ser lido em: www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.766702/full.