Mutações genéticas que causam uma doença renal hereditária debilitante que afeta crianças e adultos jovens foram corrigidas em células renais derivadas de pacientes usando um kit de reparo de DNA potencialmente revolucionário. O avanço, desenvolvido por cientistas da Universidade de Bristol, foi publicado na Nucleic Acids Research.
Neste novo estudo, a equipe internacional descreve como eles criaram um veículo de reparo de DNA para corrigir geneticamente a podocina defeituosa, uma causa genética comum da Síndrome Nefrótica Resistente a Esteróides (SRNS) hereditária.
A podocina é uma proteína normalmente localizada na superfície das células renais especializadas e essencial para a função renal. A podocina defeituosa, no entanto, permanece presa dentro da célula e nunca chega à superfície, danificando terminalmente os podócitos. Como a doença não pode ser curada com medicamentos, a terapia genética que repara as mutações genéticas que causam a podocina defeituosa oferece esperança aos pacientes.
Normalmente, os vírus humanos têm sido utilizados em aplicações de terapia genética para realizar reparos genéticos. Estes são usados como um “Cavalo de Tróia” para entrar nas células que carregam os erros. Atualmente, os sistemas dominantes incluem lentivírus (LV), adenovírus (AV) e vírus adeno-associado (AAV), que são todos vírus relativamente inofensivos que infectam facilmente humanos. No entanto, todos esses vírus compartilham a mesma limitação, pois são restritos no espaço dentro de suas conchas virais. Isso, por sua vez, restringe a quantidade de carga que eles podem entregar, ou seja, o kit de DNA necessário para o reparo genético eficiente, o que limita significativamente o escopo de sua aplicação na terapia gênica.
Ao aplicar técnicas de biologia sintética, a equipe liderada pelo Dr. Francesco Aulicino e pelo professor Imre Berger, da Escola de Bioquímica de Bristol, reprojetou o baculovírus, um vírus de insetos inofensivo para humanos que não é mais limitado pela capacidade de carga limitada.
“O que diferencia o baculovírus do LV, AV e AAV é a falta de um invólucro rígido que encapsula o espaço de carga”. disse o Dr. Francesco Aulicino, que liderou o estudo. A casca do baculovírus se assemelha a uma vara oca – ela simplesmente se torna mais longa quando a carga aumenta. Isso significa que um kit de ferramentas muito mais sofisticado para reparar um defeito genético pode ser fornecido pelo baculovírus, tornando-o muito mais versátil do que os sistemas comumente usados.
Primeiro, o baculovírus teve que ser equipado para penetrar nas células humanas, o que normalmente não faria. “Nós decoramos o baculovírus com proteínas que permitiram que ele entrasse nas células humanas com muita eficiência”. explicou o Dr. Aulicino. Esse baculovírus modificado é considerado seguro, pois só pode se multiplicar no inseto, mas não nas células humanas. Os cientistas então usaram seu baculovírus projetado para fornecer pedaços de DNA muito maiores do que era possível anteriormente e construí-los nos genomas de toda uma gama de células humanas.
O DNA no genoma humano compreende 3 bilhões de pares de bases que compõem ∼ 25.000 genes, que codificam as proteínas que são essenciais para as funções celulares. Se pares de bases defeituosos ocorrem em nossos genes, são produzidas proteínas defeituosas que podem nos deixar doentes, resultando em doenças hereditárias. A terapia genética promete o reparo de doenças hereditárias em sua raiz, corrigindo esses erros em nossos genomas. As abordagens de edição de genes, em particular os métodos baseados em CRISPR/Cas, avançaram muito no campo, permitindo o reparo genético com precisão de par de bases.
A equipe usou podócitos derivados de pacientes carregando o erro causador da doença no genoma para demonstrar a aptidão de sua tecnologia. Ao criar um kit de reparo de DNA, composto por tesouras à base de proteínas e as moléculas de ácido nucleico que as guiam – e as sequências de DNA para substituir o gene defeituoso, a equipe entregou com um único baculovírus modificado uma cópia saudável do gene da podocina concomitante com o CRISPR /Cas para inseri-lo com precisão de par de bases no genoma. Isso foi capaz de reverter o fenótipo causador da doença e restaurar a podocina à superfície celular.
O professor Imre Berger explica: “Nós já havíamos usado baculovírus para infectar células de insetos cultivadas para produzir proteínas recombinantes para estudar sua estrutura e função”. Este método, chamado MultiBac, desenvolvido pelo laboratório de Berger, tem tido grande sucesso para fazer complexos multiproteicos muito grandes com muitas subunidades, em laboratórios de todo o mundo. “O MultiBac já explorou a flexibilidade do invólucro do baculovírus para entregar grandes pedaços de DNA nas células de insetos cultivadas, instruindo-os a montar as proteínas nas quais estávamos interessados”. Quando os cientistas perceberam que a mesma propriedade poderia transformar a terapia genética em células humanas, eles começaram trabalhando para criar seu novo sistema descrito em sua publicação.
O Dr. Aulicino acrescentou: “Existem muitos caminhos para utilizar nosso sistema. Além do reparo de podocina, podemos mostrar que podemos corrigir simultaneamente muitos erros em locais muito diferentes do genoma com eficiência, usando nosso sistema único de entrega de baculovírus e o mais técnicas de edição recentes disponíveis.”
“SRNS é uma das doenças genéticas mais comuns que afetam o rim”, disse o professor Moin Saleem, um dos principais especialistas em terapia genética da doença renal hereditária da Bristol Renal. “SRNS é caracterizada por insuficiência renal em idade precoce, levando a grave perda na qualidade de vida para os afetados.”
O Professor Gavin Welsh, Professor de Biologia Celular Renal na Bristol Renal, concluiu: “Estes resultados são muito encorajadores. onde o reparo genético eficiente não é viável com a tecnologia atual. Há um longo caminho a percorrer para implementar um novo sistema de vetores para aplicações clínicas, mas acreditamos que as vantagens oferecidas tornam este empreendimento muito valioso.”
Publicado em 02/08/2022 11h56
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