Estudo indica que nanopartículas na terapia de edição genética podem corrigir defeitos da fibrose cística

A otimização de nanopartículas e o tratamento para eliminar o muco tornaram a terapia mais eficiente.

Pesquisadores desenvolveram nanopartículas capazes de administrar terapias de edição genética para corrigir defeitos genéticos nos pulmões de pessoas com fibrose cística.

As nanopartículas foram otimizadas usando modelos celulares para penetrar o muco espesso das vias aéreas, comum na fibrose cística. O pré-tratamento dos pacientes com o agente mucolítico Pulmozyme (dornase alfa), já aprovado para esse fim, tornou a terapia de edição genética ainda mais eficiente, afirmaram os pesquisadores.

“A administração através da mucosa do pulmão, se bem-sucedida, oferecerá grandes oportunidades terapêuticas não apenas para a fibrose cística, mas também para outras doenças pulmonares genéticas”, escreveram eles. 

O estudo, intitulado “Edição genética otimizada para tecido pulmonar em modelos humanos de fibrose cística após aplicação tópica de nanopartículas lipídicas”, foi publicado no Journal of Controlled Release.

Na fibrose cística, mutações hereditárias no gene CFTR resultam em deficiência ou ausência da proteína CFTR, levando ao acúmulo anormal de muco espesso e pegajoso ao redor de vários órgãos, incluindo as vias aéreas.

Diversas terapias aprovadas, como os moduladores de CFTR, que corrigem os defeitos da proteína CFTR, podem melhorar a função pulmonar na fibrose cística. No entanto, esses tratamentos não abordam a causa genética subjacente e não são eficazes em cerca de 10% dos pacientes que apresentam mutações que não são passíveis desse tipo de terapia.

O CRISPR-Cas9 é uma ferramenta de edição genética que pode corrigir mutações causadoras de doenças em condições anteriormente intratáveis, incluindo a fibrose cística. Ele utiliza a enzima Cas9 para cortar o DNA em um local preciso, guiado por uma sequência de RNA correspondente. Contudo, a entrega da carga genética aos pulmões continua sendo um desafio significativo, devido ao muco espesso nas vias aéreas.

As nanopartículas lipídicas (LNPs) são minúsculas esferas compostas de lipídios semelhantes à gordura que transportam medicamentos e material genético para o corpo. Ainda não está claro se as LNPs conseguem superar o muco pulmonar para editar as células-alvo nas vias aéreas.

Uma estratégia de edição genética para fibrose cística

Neste estudo, pesquisadores da Alemanha e do Canadá desenvolveram uma estratégia de edição genética específica para os pulmões, utilizando nanopartículas lipídicas (LNPs), e a avaliaram em células humanas e em modelos derivados de pessoas com fibrose cística.

Experimentos iniciais confirmaram que as composições de LNPs comumente utilizadas resultavam em baixa edição de um gene modelo, chamado HPRT, em células epiteliais brônquicas humanas, que revestem as vias aéreas.

Em seguida, os pesquisadores otimizaram as LNPs para aumentar a eficiência da edição genética CRISPR-Cas9. A adição de lipídios ionizáveis, partículas de gordura que podem modular sua carga elétrica de acordo com o pH do meio, aumentou significativamente a eficiência da edição para 30%. A otimização do RNA guia e do RNA mensageiro da Cas9, que carrega a informação armazenada nos genes para a produção de proteínas, levou a uma eficiência de edição de 50%.

Para simular os pulmões de uma pessoa com fibrose cística, os pesquisadores desenvolveram um modelo tridimensional das vias aéreas cultivado em uma interface ar-líquido usando células epiteliais brônquicas derivadas de pacientes com a doença que apresentam a mutação F508del, a mais comum causadora da fibrose cística. O modelo mostrou função prejudicada da proteína CFTR e muco mais espesso, características chave da patologia.

Nesse modelo, a taxa de eficácia da edição genética caiu para 5%, o que foi “provavelmente atribuído ao aumento da secreção e viscosidade do muco, resultando em menos LNPs (nanopartículas lipídicas) atingindo as células epiteliais”, escreveram os pesquisadores, que então pré-trataram as células com Pulmozyme, o que fez a eficácia da edição genética subir para até 12,7%.

“Embora a queda significativa nas taxas de edição em modelos de tecido 3D em comparação com as culturas monocamadas 2D fosse esperada, taxas de edição de [5% a 10%] são potencialmente relevantes clinicamente”, escreveram os pesquisadores, que também utilizaram o sistema LNP para reparar uma mutação única relativamente comum no gene CFTR em pacientes com fibrose cística, chamada R1162X, que é intratável com moduladores de CFTR.

A edição genética alcançou uma taxa de eficiência de 12% em células que revestem a cavidade nasal. “Este estudo apresenta uma abordagem sistemática para otimizar a eficácia da edição genética em modelos de pulmão humano 2D e 3D, resultando em taxas de edição clinicamente relevantes em modelos de fibrose cística 3D após aplicação tópica.”

Texto traduzido de: https://cysticfibrosisnewstoday.com/news/new-gene-editing-therapy-cf-could-help-correct-genetic-defects/

Revisão e tradução: Mariana Camargo, biomédica, PhD e mãe da Sofia, diagnosticada com fibrose cística.

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Nota importante: As informações aqui contidas têm cunho estritamente educacional. Em hipótese alguma pretendem substituir a consulta médica, a realização de exames e/ou o tratamento médico. Em caso de dúvidas, fale com seu médico.