Algumas doenças hereditárias, incluindo fibrose cística, hemofilia e doença de Tay Sachs, envolvem múltiplas mutações genéticas no DNA de um indivíduo. Mesmo dois indivíduos com a mesma condição podem ter conjuntos diferentes de mutações. Devido a esta complexidade, é fundamental desenvolver terapias genéticas que funcionem amplamente em todos os pacientes com um determinado distúrbio.
Um novo e mais eficiente avanço na edição genética
Cientistas da Universidade do Texas em Austin desenvolveram um método de edição genética mais preciso e eficiente que pode corrigir múltiplas mutações causadoras de doenças de uma só vez em células de mamíferos. A técnica reparou com sucesso mutações associadas à escoliose em embriões de peixe-zebra.
Este novo método é alimentado por retrons, elementos genéticos encontrados principalmente em bactérias que ajudam a protegê-las contra infecções virais. Os investigadores usaram agora retrons pela primeira vez para corrigir uma mutação associada a doenças em vertebrados, oferecendo uma nova esperança para o desenvolvimento de novas terapias genéticas para doenças humanas.
“Muitos métodos existentes de edição genética estão limitados a uma ou duas mutações, o que deixa muitas pessoas para trás”, disse Jesse Buffington, estudante de pós-graduação na UT e coautor de um novo artigo. Biotecnologia da Natureza. “Minha esperança, e o que me motiva, é desenvolver uma tecnologia de edição genética que inclua indivíduos que possam ter mutações causadoras de doenças mais exclusivas, e ser capaz de estender esse efeito a uma população mais ampla de pacientes usando Retron”.
Buffington liderou a pesquisa ao lado de Ilia Finkelstein, professora de biociências moleculares na UT, com o apoio da Retronics Bio e da Welch Foundation.
Substituição de DNA defeituoso por sequências saudáveis
O sistema baseado em retrons pode trocar longos trechos de DNA defeituoso por outros saudáveis. Isto significa que um único “pacote” de retrotron pode potencialmente corrigir muitas mutações dentro do mesmo trecho de DNA, em vez de atingir um defeito específico ao mesmo tempo.
“Queremos democratizar a terapia genética através do desenvolvimento de ferramentas prontas para uso que possam curar um grande grupo de pacientes de uma só vez”, disse Finkelstein. “Isso deve torná-lo mais viável financeiramente e mais fácil de desenvolver do ponto de vista regulatório, porque você só precisa de uma aprovação do FDA.”
Embora os retrotrons já tenham sido usados em células de mamíferos, as tentativas anteriores foram altamente ineficazes, modificando apenas 1,5% das células-alvo. O método da equipe do UT Austin melhorou drasticamente essa eficiência, inserindo com sucesso DNA saudável em cerca de 30% das células-alvo. Os pesquisadores acreditam que à medida que a técnica evoluir, poderão aumentar ainda mais esse número.
Outra vantagem importante é que o sistema retron pode ser entregue às células como RNA encapsulado em uma nanopartícula lipídica. Estas nanopartículas são projetadas especificamente para superar os problemas de entrega enfrentados por muitos sistemas tradicionais de edição de genes.
Aplicação de técnicas à fibrose cística
A equipa de investigação está agora a adaptar a sua abordagem para tratar a fibrose cística (FC), uma doença potencialmente fatal causada por mutações no gene CFTR. Essas mutações levam ao acúmulo de muco espesso nos pulmões, causando infecções crônicas e danos pulmonares de longo prazo.
A UT Austin recebeu recentemente uma doação da Emily’s Entourage, uma organização sem fins lucrativos dedicada a encontrar tratamentos para aproximadamente 10% das pessoas com FC que não se beneficiam das terapias atuais. Os investigadores estão a começar a trabalhar para substituir regiões defeituosas do gene CFTR em modelos laboratoriais que imitam os sintomas da FC e, mais tarde, em células das vias respiratórias obtidas de pacientes.
“As tecnologias tradicionais de edição genética funcionam melhor com mutações únicas e são dispendiosas para optimizar, pelo que as terapias genéticas tendem a concentrar-se nas mutações mais comuns”, disse Buffington. “Mas existem mais de mil mutações que podem causar FC. Não é financeiramente viável para as empresas desenvolverem terapia genética para três pessoas. Com a nossa abordagem baseada em retrons, podemos arrancar toda uma região defeituosa e substituí-la por uma saudável, o que pode afectar uma parcela muito maior da população com FC.”
Uma subvenção separada da Cystic Fibrosis Foundation apoiará trabalhos semelhantes visando a região do gene CFTR que contém as mutações mais comuns causadoras de FC.
Além de Buffington e Finkelstein, a equipe de pesquisa inclui Hung-Che Kuo, Kuang Hu, Yu-Cheon Chang, Kamab Javanmardi, Brittany Voigt, Yi-Ru Lee, Mary E. Little, Shrabon K. Debanathan, Blerta Zemelche e Ryan S. Gray. O seu trabalho marca um passo importante em direcção a uma terapia genética que seja mais adaptável, eficiente e inclusiva para pacientes que enfrentam doenças genéticas complexas.
