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Em um passo à frente no desenvolvimento de medicamentos genéticos, pesquisadores do Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) e da Perelman School of Medicine da Universidade da Pensilvânia desenvolveram um modelo de prova de conceito para fornecer ferramentas de edição de genes para tratar doenças do sangue, permitindo a modificação de células sanguíneas doentes diretamente dentro do corpo. Se traduzida para a clínica, essa abordagem pode expandir o acesso e reduzir o custo das terapias genéticas para doenças do sangue, muitas das quais atualmente exigem que os pacientes recebam quimioterapia e transplante de células-tronco. As descobertas foram publicadas hoje na revista Ciência.
“No momento, se você quiser tratar doenças hematológicas como a anemia falciforme e a talassemia beta com terapia genética, os pacientes devem receber tratamentos de condicionamento, como a quimioterapia, para abrir espaço para as novas células sanguíneas corrigidas, que são caras e apresentam riscos”. disse o co-autor sênior Stefano Rivella, PhD, presidente Kwame Ohene-Frempong sobre Anemia Falciforme e Professor de Pediatria no Hospital Infantil da Filadélfia. “Em nosso artigo, mostramos que é possível substituir células sanguíneas doentes por outras corrigidas diretamente dentro do corpo em uma terapia ‘única’, eliminando a necessidade de tratamentos de condicionamento mieloablativo e agilizando a entrega desses tratamentos potencialmente vitais. -tratamentos em mudança. Este é um grande passo à frente em como pensamos sobre o tratamento de doenças genéticas e pode expandir o acesso de terapias genéticas aos pacientes que mais precisam delas.”
“A entrega direcionada de terapias codificadas por mRNA para tecidos e tipos de células específicos terá um impacto imenso na maneira como as doenças serão tratadas com ácidos nucleicos no futuro”, disse o autor sênior Hamideh Parhiz, PharmD, PhD, professor assistente de pesquisa de Infecciosos Doenças em Penn. “Em nosso estudo, estamos fornecendo uma nanopartícula lipídica direcionada específica para a célula encapsulando terapêuticos/editores de mRNA como uma tecnologia de plataforma que pode ser usada para na Vivo reprogramação celular em muitas doenças que necessitam de uma modalidade de terapia gênica precisamente direcionada. Aqui, combinamos a plataforma direcionada com avanços na terapêutica de mRNA e ferramentas de edição genômica baseadas em RNA para fornecer uma nova maneira de controlar o destino das células-tronco hematopoiéticas e corrigir defeitos genéticos. Uma metodologia de edição genômica codificada por mRNA direcionada pode levar a uma expressão controlada, alta eficácia de edição e potencialmente mais segura na Vivo modificação genômica em comparação com as tecnologias atualmente disponíveis.”
As células-tronco hematopoiéticas (HSCs) residem na medula óssea, onde se dividem ao longo da vida para produzir todas as células do sangue e do sistema imunológico. Em pacientes com distúrbios hematopoiéticos não malignos, como doença falciforme e distúrbios de imunodeficiência, essas células sanguíneas não funcionam corretamente porque carregam uma mutação genética.
Para esses pacientes, existem atualmente dois caminhos para tratamentos potencialmente curativos, ambos envolvendo um transplante de medula óssea: um transplante de células-tronco com HSCs de um doador saudável ou terapia genética na qual as próprias HSCs do paciente são modificadas fora do corpo e transplantado de volta (muitas vezes referido como ex vivo terapia de genes). A primeira abordagem vem com o risco de doença do enxerto versus hospedeiro, uma vez que as HSCs vêm de um doador, e ambos os processos envolvem um regime de condicionamento de quimioterapia ou radiação para eliminar as HSCs doentes do paciente e prepará-las para receber as novas células. Esses procedimentos de condicionamento vêm com efeitos colaterais tóxicos significativos, ressaltando a necessidade de investigar abordagens menos tóxicas.
Uma opção que eliminaria a necessidade dos métodos acima seria na Vivo edição de genes, na qual as ferramentas de edição de genes são infundidas diretamente no paciente, permitindo que as HSCs sejam editadas e corrigidas sem a necessidade de regimes de condicionamento.
Para validar essa abordagem, uma equipe de pesquisa liderada por Laura Breda, PhD, e Michael P. Triebwasser, MD, PhD em CHOP (atualmente na Universidade de Michigan), Tyler E. Papp, BS em Penn, e Drew Weissman, MD, PhD, Roberts Family Professor em Vaccine Research, diretor do Penn Institute for RNA Innovation e pioneiro na pesquisa de mRNA-vacina, usou nanopartícula líquida (LNP) para fornecer ferramentas de edição de genes de mRNA. Os LNP são altamente eficazes no empacotamento e entrega de mRNA às células e se tornaram amplamente utilizados em 2020, devido à plataforma LNP-mRNA para duas das principais vacinas COVID-19.
No entanto, no caso das vacinas COVID-19, a construção de LNP-mRNA não teve como alvo células ou órgãos específicos dentro do corpo. Dado que os pesquisadores queriam atingir as HSCs especificamente, eles decoraram a superfície de suas LNPs experimentais com anticorpos que reconheceriam o CD117, um receptor na superfície das HSCs. Eles então buscaram três abordagens para testar a eficácia de sua formulação CD117/LNP.
Primeiro, os pesquisadores testaram CD117/LNP encapsulando mRNA repórter para mostrar sucesso na Vivo Expressão de mRNA e edição de genes.
Em seguida, os pesquisadores investigaram se essa abordagem poderia ser usada como terapia para doenças hematológicas. Eles testaram CD117/LNP encapsulando mRNA que codifica um editor de gene cas9 visando a mutação que causa a doença falciforme. Esse tipo de edição genética converte a mutação da hemoglobina causadora da doença em uma variante não causadora da doença. Testando sua construção em células de doadores com doença falciforme, os pesquisadores mostraram que o CD117/LNP facilitou a edição de base eficiente em vitro, levando a um aumento correspondente na hemoglobina funcional de até 91,7%. Eles também demonstraram uma ausência quase completa de células falciformes, as células sanguíneas em forma de meia-lua que causam os sintomas da doença.
Finalmente, os pesquisadores exploraram se os LNPs poderiam ser usados para na Vivo condicionamento, que permitiria a depleção da medula óssea sem quimioterapia ou radiação. Para isso, eles usaram CD117/LNP encapsulando mRNA para PUMA, uma proteína que promove a morte celular. em uma série de in vitro, ex vivoe na Vivo experimentos, os pesquisadores mostraram que na Vivo o direcionamento com CD117/LNP-PUMA efetivamente esgotou as HSC, permitindo a infusão bem-sucedida e a captação de novas células da medula óssea, um processo conhecido como enxerto, sem necessidade de quimioterapia ou radiação. As taxas de enxerto observadas em modelos animais foram consistentes com aquelas relatadas como suficientes para a cura da imunodeficiência combinada grave (SCID) usando células saudáveis de medula óssea de doadores, sugerindo que essa técnica poderia ser usada para imunodeficiências graves.
“Essas descobertas podem potencialmente transformar a terapia genética, não apenas permitindo a modificação genética específica do tipo de célula na Vivocom risco mínimo, o que poderia permitir manipulações anteriormente impossíveis da fisiologia das células-tronco do sangue, mas também fornecendo uma plataforma que, se ajustada adequadamente, pode corrigir muitos distúrbios monogênicos diferentes”, disse o Dr. Breda, professor assistente de pesquisa da Divisão de Hematologia no Children’s Hospital of Philadelphia “Esses novos sistemas de entrega podem ajudar a traduzir a promessa de décadas de pesquisas genéticas e biomédicas combinadas para ablação de uma ampla gama de doenças humanas.”
Esta pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH concede 5T32HL007150 e 5T32HL007622), The Thomas B. e Jeannette E. Laws McCabe Fund na Universidade da Pensilvânia e WW Smith Charitable Trust Fund.
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