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A doença falciforme (DF) é uma doença sanguínea grave que afeta milhões de pessoas, principalmente as descendentes de africanos. Uma mutação no gene que codifica uma subunidade da molécula transportadora de oxigênio, a hemoglobina, causa a doença. Cientistas do St. . As conclusões foram publicadas hoje na Natureza Engenharia Biomédica.
Os cientistas desenvolveram rapidamente tecnologias para editar o DNA, incluindo nucleases Cas9 e editores de base, para tratar doenças genéticas. Os pesquisadores do estudo demonstraram como uma tecnologia de edição genética programável de “terceira geração”, chamada edição primária, poderia converter a mutação que causa a SCD na sequência normal de DNA, resgatando assim a doença.
“A edição primária é uma abordagem promissora porque, em teoria, podemos corrigir diretamente as mutações da doença para sequências de DNA saudáveis específicas de nossa escolha”, disse o co-autorJonathan Yen, Ph.D., St. JudeDepartment of Hematology. “Otimizamos a edição primária em células-tronco sanguíneas de longo prazo e mostramos que as células de edição primária mantêm a eficiência total do enxerto em um animal com um sistema clinicamente relevante”.
“Esses resultados mostram a edição primária eficiente das células-tronco do sangue e que as células editadas mantêm sua capacidade total de enxertar e repovoar a medula óssea de um animal”, disse o autor sênior e co-correspondente David Liu, Ph.D., Richard Merkin, professor do Broad Institute of MIT e Harvard, cujo laboratório inventou a edição primária em 2019. doenças que envolvem células sanguíneas”.
Consertando a mutação que causa a doença falciforme
Os pesquisadores mostraram que o sistema de edição primária poderia encontrar a mutação causadora da doença no gene da hemoglobina adulta com alta especificidade e substituí-la eficientemente pela variante de sequência de DNA saudável transportada pela maioria dos humanos. A edição Prime corrigiu com sucesso essa mutação com até 41% de conversão em células-tronco sanguíneas de pacientes com SCD. Pesquisas anteriores mostraram que a edição de mais de 20% das células provavelmente se traduz em benefício terapêutico.
Além da promessa terapêutica da abordagem, está a observação de que, quando os pesquisadores transplantaram células editadas de quatro pacientes com SCD para camundongos, a produção normal de hemoglobina estava presente em cerca de 45% dos glóbulos vermelhos circulantes, até 17 semanas depois. Após o transplante, quando colocados em ambientes com baixo teor de oxigênio, os glóbulos vermelhos isolados da medula óssea do camundongo reduziram a falcização pela metade, de cerca de 67% para 37%.
Melhorando a edição genética de precisão
“Nós identificamos o que pode ser a próxima onda de terapias para anemias genéticas”, disse o co-autor Mitchell Weiss, MD, Ph.D., presidente do Departamento de Hematologia do St. Jude. “Pegamos a mais nova tecnologia de engenharia genética de ponta e mostramos que poderíamos fazer edições genéticas significativas para terapias futuras”.
Embora os cientistas tenham conduzido a pesquisa em células de pacientes com SCD transplantadas para camundongos, a abordagem pode ter vantagens sobre os métodos atuais de edição do genoma usados em ensaios clínicos, como as nucleases Cas9, que fazem quebras de fita dupla no DNA que a edição principal evita em grande parte. Os colaboradores já haviam mostrado que a edição de base, uma tecnologia alternativa de edição do genoma, poderia transformar a mutação falciforme em uma variante benigna, mas não a sequência saudável original, em um estudo de 2021. Natureza publicação. O estudo atual mostrou que a edição primária pode transformar a mutação da doença na variante genética normal original por meio de uma conversão T-para-A, que a edição básica não pode fazer.
Embora o estudo tenha mostrado os benefícios potenciais do uso da edição primária para curar anemias genéticas, também mostrou limitações. A edição primária requer um processo demorado para adaptar e otimizar cada etapa do protocolo, como projetar os RNAs guia de edição primária (pegRNAs) que direcionam o sistema de edição primária para a região correta do DNA e especificam a edição desejada.
Segurança primeiro
A segurança continua sendo uma preocupação para todas as tecnologias de edição genômica, especialmente novas abordagens. Embora o estudo atual, consistente com os relatórios de outros laboratórios sobre edição primária, não tenha mostrado praticamente nenhuma edição primária fora do alvo, ele pode ter problemas de segurança imprevistos como uma nova tecnologia de edição de genes.
“Estamos fazendo o possível para prever a toxicidade, mas não saberemos a verdadeira extensão dos riscos dessa terapia até que ela seja usada em pacientes”, disse Weiss.
Mesmo com esses desafios, os cientistas estão otimistas sobre o futuro da edição principal.
“Devido à sua versatilidade única, a edição primária tem o potencial de curar muito mais doenças genéticas”, disse Yen. “Será um desafio chegar à clínica. Isso exigirá amplo desenvolvimento de fabricação, otimização de processos e avaliação de segurança. Mas a prova de conceito está aí. Nosso trabalho agora abre as portas para o desenvolvimento de curas para muitas doenças hematológicas.”
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