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Um novo estudo conduzido pela UCLA sugere que a tecnologia avançada de edição do genoma pode ser usada como um tratamento único para a rara e mortal doença genética CD3 delta severa imunodeficiência combinada.
A condição, também conhecida como CD3 delta SCID, é causada por uma mutação no gene CD3D, que impede a produção da proteína CD3 delta necessária para o desenvolvimento normal das células T a partir das células-tronco do sangue.
Sem células T, os bebês nascidos com CD3 delta SCID são incapazes de combater infecções e, se não forem tratados, muitas vezes morrem nos primeiros dois anos de vida. Atualmente, o transplante de medula óssea é o único tratamento disponível, mas o procedimento traz riscos significativos.
Em um estudo publicado na Cell, os pesquisadores mostraram que uma nova técnica de edição do genoma chamada edição de base pode corrigir a mutação que causa CD3 delta SCID nas células-tronco do sangue e restaurar sua capacidade de produzir células T.
A terapia potencial é o resultado de uma colaboração entre os laboratórios do Dr. Donald Kohn e do Dr. Gay Crooks, ambos membros do Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research da UCLA e autores seniores do estudo.
O laboratório de Kohn já desenvolveu terapias genéticas bem-sucedidas para várias deficiências do sistema imunológico, incluindo outras formas de SCID. Ele e seus colegas voltaram sua atenção para CD3 delta SCID a pedido da Dra. Nicola Wright, hematologista pediátrica e imunologista do Alberta Children’s Hospital Research Institute no Canadá, que buscou uma melhor opção de tratamento para seus pacientes.
CD3 delta SCID é prevalente na comunidade menonita que migra entre o Canadá e o México. “Como os recém-nascidos não são rastreados para SCID no México, muitas vezes vejo bebês que foram diagnosticados tardiamente e estão voltando para o Canadá muito doentes”, disse Wright.
Quando Kohn apresentou o pedido de Wright ao seu laboratório, Grace McAuley, então pesquisadora associada que ingressou no laboratório no final de seu último ano na UCLA, apresentou uma ideia ousada.
“Grace propôs que tentássemos a edição de base, uma tecnologia muito nova que meu laboratório nunca havia tentado antes”, disse Kohn, um distinto professor de microbiologia, imunologia e genética molecular e de pediatria.
A edição de base é uma forma ultraprecisa de edição do genoma que permite aos cientistas corrigir mutações de uma única letra no DNA. O DNA é formado por quatro bases químicas denominadas A, T, C e G; essas bases se unem para formar os “degraus” na estrutura em escada de dupla hélice do DNA.
Enquanto outras plataformas de edição de genes, como CRISPR-Cas9, cortam ambas as cadeias do cromossomo para fazer alterações no DNA, a edição de base altera quimicamente uma letra de base do DNA em outra – um A para um G, por exemplo – deixando o cromossomo intacto.
“Eu tive uma curva de aprendizado muito íngreme no começo, quando a edição básica simplesmente não estava funcionando”, disse McAuley, que agora está cursando MD-Ph.D. na UC San Diego e é o co-primeiro autor do estudo. “Mas continuei avançando. Meu objetivo era ajudar a levar essa terapia para a clínica o mais rápido possível com segurança.”
McAuley procurou David Liu, do Broad Institute, o inventor da edição de base, para obter conselhos sobre como avaliar a segurança da técnica para esse uso específico. Eventualmente, McAuley identificou um editor de base que era altamente eficiente na correção da mutação genética causadora da doença.
Como a doença é extremamente rara, obter células-tronco de pacientes para o estudo da UCLA foi um desafio significativo. O projeto teve um impulso quando Wright forneceu aos pesquisadores células-tronco sanguíneas doadas por um paciente CD3 delta SCID que estava passando por um transplante de medula óssea.
O editor de base corrigiu uma média de quase 71% das células-tronco do paciente em três experimentos de laboratório.
Em seguida, McAuley trabalhou com a Dra. Gloria Yiu, instrutora clínica de reumatologia da UCLA, para testar se as células corrigidas poderiam dar origem a células T. Yiu usou organoides tímicos artificiais, que são modelos de tecidos derivados de células-tronco desenvolvidos pelo laboratório de Crooks que imitam o ambiente do timo humano – o órgão onde as células-tronco do sangue se tornam células T.
Quando as células-tronco sanguíneas corrigidas foram introduzidas nos organoides tímicos artificiais, elas produziram células T totalmente funcionais e maduras.
“Como o organoide tímico artificial apóia o desenvolvimento de células T maduras de forma tão eficiente, era o sistema ideal para mostrar que a edição de base das células-tronco dos pacientes poderia corrigir o defeito observado nesta doença”, disse Yiu, que também é um co- primeiro autor do estudo.
Como etapa final, McAuley estudou a longevidade das células-tronco corrigidas, transplantando-as para um camundongo. As células corrigidas permaneceram quatro meses após o transplante, indicando que a edição de base corrigiu a mutação em células-tronco sanguíneas verdadeiras e auto-renováveis. As descobertas sugerem que as células-tronco do sangue corrigidas podem persistir a longo prazo e produzir as células T que os pacientes precisariam para viver uma vida saudável.
“Este projeto foi uma bela imagem da equipe científica, com necessidade clínica e experiência científica alinhadas”, disse Crooks, professor de patologia e medicina laboratorial. “Cada membro da equipe desempenhou um papel vital no sucesso deste trabalho.”
A equipe de pesquisa agora está trabalhando com Wright em como trazer a nova abordagem para um ensaio clínico para bebês com CD3 delta SCID do Canadá, México e Estados Unidos.
Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Jeffrey Modell, Institutos Nacionais de Saúde, Fundação Bill e Melinda Gates, Instituto Médico Howard Hughes, Fundação V e Fundação AP Giannini Fundação.
A abordagem terapêutica descrita neste artigo foi usada apenas em testes pré-clínicos e não foi testada em humanos ou aprovada pela Food and Drug Administration como segura e eficaz para uso em humanos. A técnica é coberta por um pedido de patente arquivado pelo UCLA Technology Development Group em nome dos Regentes da Universidade da Califórnia, com Kohn e McAuley listados como co-inventores.
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