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A fibrose cística é uma das doenças genéticas mais comuns, causando acúmulo de muco espesso nos pulmões e outras partes do corpo, problemas respiratórios e infecção. Um coquetel de três medicamentos conhecido como Trikafta melhorou muito a qualidade de vida dos pacientes desde seu desenvolvimento em 2019, mas pode causar catarata e danos ao fígado e deve ser tomado diariamente a um custo de cerca de US$ 300.000 por ano.
Agora, pesquisadores do Broad Institute do MIT e Harvard e da University of Iowa desenvolveram uma abordagem de edição genética que corrige eficientemente a mutação mais comum que causa fibrose cística, encontrada em 85% dos pacientes. Com mais desenvolvimento, isso pode abrir caminho para tratamentos que são administrados apenas uma vez e têm menos efeitos colaterais.
O novo método, publicado hoje em Engenharia Biomédica Naturalcorrige de forma precisa e duradoura a mutação em células pulmonares humanas, restaurando a função celular a níveis semelhantes aos do Trikafta. A abordagem é baseada em uma técnica chamada edição primária, que pode fazer inserções, exclusões e substituições de até centenas de pares de bases no genoma com poucos subprodutos indesejados. A edição primária foi desenvolvida em 2019 pelo laboratório de David Liu, que é o professor Richard Merkin e diretor do Merkin Institute of Transformative Technologies in Healthcare no Broad, bem como professor na Harvard University e pesquisador do Howard Hughes Medical Institute.
“Estamos esperançosos de que o uso da edição prime para corrigir a causa predominante da fibrose cística possa levar a um tratamento único e permanente para essa doença séria”, disse Liu, o autor sênior do estudo. “Desenvolver uma estratégia para corrigir eficientemente essa mutação desafiadora também forneceu um modelo para otimizar a edição prime para corrigir precisamente outras mutações que causam distúrbios devastadores.”
O pesquisador de pós-doutorado Alex Sousa e o estudante de graduação Colin Hemez, ambos do laboratório de Liu, foram os primeiros autores do estudo.
Reparação genética
A fibrose cística é causada por mutações no CFTR gene que prejudica os canais iônicos na membrana celular que bombeiam cloreto para fora das células. Existem mais de 2.000 variantes conhecidas do CFTR gene, 700 dos quais causam doenças. O mais comum é uma deleção de CTT de três pares de bases que faz com que a proteína do canal iônico se dobre incorretamente e se degrade.
Corrigindo a exclusão do CTT em CFTR tem sido o objetivo das terapias de edição genética por laboratórios, incluindo o de Liu, mas a maioria das tentativas não foi eficiente o suficiente para conferir um benefício terapêutico, ou usar abordagens como a edição de nuclease CRISPR/Cas9 que geram quebras de fita dupla no DNA, o que pode gerar alterações indesejadas no gene alvo e em outros locais do genoma.
A edição primária, um tipo mais flexível e controlado de edição genética que não requer quebras de fita dupla, pode ajudar a resolver essa limitação. Para corrigir de forma mais eficiente o CFTR mutação, a equipe de Liu combinou seis aprimoramentos diferentes para a tecnologia. Isso incluiu melhorar os RNAs guias de edição primária que programam proteínas editoras primárias para encontrar seu alvo e fazer a edição desejada, bem como modificar a própria proteína editora primária e outras mudanças que tornam o local alvo mais acessível. Em combinação, esses refinamentos corrigiram cerca de 60 por cento das deleções de CTT em células pulmonares humanas e cerca de 25 por cento em células retiradas diretamente de pulmões de pacientes e cultivadas em uma placa, um aumento em relação aos métodos anteriores que corrigiam menos de 1 por cento da mutação nas células. A nova abordagem também gerou 3,5 vezes menos inserções e deleções indesejadas por edição do que os métodos anteriores que usam a enzima nuclease Cas9.
Em seguida, os pesquisadores precisarão desenvolver maneiras de empacotar e entregar a maquinaria de edição principal às vias aéreas em camundongos e, finalmente, em humanos. A equipe está esperançosa de que desenvolvimentos recentes, como nanopartículas lipídicas que chegam aos pulmões em camundongos, possam ajudar a acelerar a tradução dessa abordagem.
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