Tecnologia de edição genética corrige a mutação mais comum da fibrose cística

Descobertas podem apoiar o desenvolvimento de tratamento permanente e único para a doença

Usando uma tecnologia de edição genética recentemente aprimorada, chamada edição de qualidade, pesquisadores nos EUA corrigiram com eficiência a mutação mais comum que causa fibrose cística em células pulmonares humanas.

Ao corrigir essa mutação, conhecida como F508del, no gene CFTR, cientistas do Broad Institute do MIT e Harvard, e da University of Iowa dizem que suas descobertas podem apoiar o desenvolvimento de um tratamento único e permanente para a fibrose cística.

“Estamos esperançosos de que o uso da edição de qualidade para corrigir a causa predominante da fibrose cística possa levar a um tratamento único e permanente para essa doença grave”, disse David Liu, PhD, diretor do Merkin Institute of Transformative Technologies in Healthcare no Broad Institute e autor sênior do estudo, em uma reportagem para a Universidade.

Liu, que também é professor na Harvard University e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute, e colegas, descreveram o avanço no periódico Nature Biomedical Engineering, no estudo “Otimização sistemática da edição de qualidade para a correção funcional eficiente de CFTR F508del em células epiteliais das vias aéreas humanas”.

Na fibrose cística, mutações no gene CFTR levam a uma proteína CFTR com mau funcionamento ou completamente ausente. Como essa proteína funciona como um canal para controlar o fluxo de sal e água para dentro e para fora das células, essas mutações interrompem o equilíbrio de água nas superfícies celulares. Como resultado, o muco espesso se acumula em vários órgãos, como os pulmões.

Edição de qualidade desenvolvida pelo laboratório de Liu em 2019

Em 2019, o laboratório de Liu desenvolveu a edição de qualidade, um tipo de edição genética na qual mudanças precisas podem ser feitas no DNA. Mais recentemente, Liu mostrou que o método poderia inserir ou substituir genes inteiros em células humanas em sua localização natural dentro do genoma, demonstrando o potencial para tratar várias doenças genéticas.

Agora, a equipe otimizou a edição de qualidade para corrigir seletivamente a F508del, a mutação mais comum causadora da fibrose cística, em células que revestem as vias aéreas.

“Desenvolver uma estratégia para corrigir eficientemente essa mutação desafiadora também forneceu um modelo para otimizar a edição de qualidade para corrigir precisamente outras mutações que causam distúrbios devastadores”, disse Liu.

A equipe de Liu aplicou seis otimizações para aumentar a eficácia da edição de qualidade, incluindo a melhoria da molécula de RNA que guia a enzima de edição de DNA para sua localização adequada no genoma. Além disso, a própria enzima de edição foi modificada e o local alvo ficou mais acessível.

Antes da otimização, a edição de qualidade corrigiu a mutação F508del em menos de 0,5% das células pulmonares, enquanto após a aplicação dos seis aprimoramentos, 58% das células foram editadas — uma melhoria de 140 vezes.

Em células das vias aéreas isoladas de três pessoas com fibrose cística com a mutação F508del, a taxa média de correção de F508del em todas as células tratadas foi de 25% — uma melhoria de 59 vezes com a otimização.

Para testar suas habilidades funcionais, as células editadas foram cultivadas em uma interface ar-líquido (ALI) que modelou as vias aéreas humanas. A equipe confirmou que a proporção de células corrigidas permaneceu constante durante o período de crescimento de ALI de três semanas, demonstrando que “a edição corretiva persiste por meio da proliferação e diferenciação celular”, escreveram os pesquisadores.

A proteína CFTR foi então estimulada e o fluxo de sal foi medido. Em comparação com células de fibrose cística não editadas, a estimulação aumentou substancialmente o fluxo de sal em células da doença editadas por qualidade para níveis que excedem 50% daqueles encontrados em células saudáveis ​​das vias aéreas sem fibrose cística.

O fluxo de sal em células editadas por prime foi comparável ao tratamento com Trikafta

Notavelmente, o fluxo de sal em células com fibrose cística editadas por qualidade de edição foi comparável ao tratamento com Trikafta©, uma terapia moduladora de CFTR projetada para abordar os defeitos que causam mutação na produção e função da proteína CFTR.

“Esses resultados demonstram um resgate substancial da atividade do canal CFTR após a correção por edição de qualidade”, escreveram os pesquisadores.

Como a edição por qualidade cria quebras em ambas as fitas da dupla hélice do DNA, ela carrega os chamados riscos fora do alvo, como “indels”, onde fragmentos de DNA são perdidos ou inseridos involuntariamente no genoma.

Os experimentos demonstraram que as otimizações aplicadas ao sistema de edição por qualidade resultaram em edição mínima fora do alvo. As proporções de edição para indel foram 3,5 vezes melhores do que as alcançadas pela Cas9, a enzima usada para cortar o DNA no sistema de edição genética CRISPR-Cas9.

Os pesquisadores observaram que um “desafio crítico para concretizar o potencial terapêutico da nossa estratégia [de edição de qualidade] para correção do CFTR F508del será o desenvolvimento de tecnologias para fornecer nossa composição de matéria aos tecidos relevantes das vias aéreas”.

Fonte: https://cysticfibrosisnewstoday.com/news/gene-editing-technology-corrects-common-cf-mutation-cells/?cn-reloaded=1 . Acesso em 23 de setembro de 2024.

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

Revisão: Verônica Stasiak Bednarczuk de Oliveira, fundadora e diretora executiva do Unidos pela Vida, diagnosticada com fibrose cística aos 23 anos. Psicóloga, especialista em análise do comportamento, tem MBA em Direitos Sociais e Políticas Públicas, Mestre e Doutoranda em Ciências Farmacêuticas com ênfase em Avaliação de Tecnologias de Saúde pela Universidade Federal do Paraná (UFPR).

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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.