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Uma nova terapia molecular que elimina a expressão do gen mutante de HTT

Normalmente não gosto de escrever explicando logros do meu trabalho pessoal, mas esta é uma publicação importante, e uma publicação do que me sinto muito orgulloso. A recente publicação em uma das revistas biomédicas mais prestigiadas, Nature Medicine, atesta a importância deste trabalho. El llegar aquí no fue fácil, y nos llevo mucho time y perseverancia. Além da sensação agradável de reconhecimento em seu trabalho científico, neste caso este trabalho é importante e este estudo será reconhecido como pioneiro durante muitos anos.

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Como ele explicou nas ocasiões anteriores, a diminuição do produto tóxico gerado pelo gen mutante de HTT tem sido o objetivo principal do campo. Dada a complexidade da doença, e da grande quantidade de funções que tem o gene HTT no cérebro, saber como modificar a progressão não é fácil, e a eliminação do gen mutante se identificou desde faz anos como o objetivo número um do campo a nível terapêutico.

O problema era como fazê-lo.

A única diferença entre o gene mutante do HTT e a cópia normal reside em uma expansão no ADN localizada em uma sequência próxima do início do gene, na região do ADN que codifica a proteína (uma região chamada exón 1). Nesta região existe uma sequência de ADN que contém umas repetições de três bases de ADN, o CAG. Esta é a sequência que se expande no caso da doença de Huntington, e quando chega a ter mais de 39 repetições, causa a doença. En el case del gen normal, todos tenemos entre 17-20 repeticiones de por media. É uma pequena expansão da causa algo tão terrível como a doença de Huntington, que acaba matando todas as pessoas que herdaram. Sempre pensa que é incrível o que uma mudança tão pequena em 1 dos 35.000 genes que temos no genoma humano, são capazes de causar tanto dano.

Como a diferença entre o gen normal e o mutado é tão pequeno, encontrar maneiras de diminuir a expressão apenas do gen mutado não tem sido fácil. As terapias experimentais atuais bajan a expressão das duas cópias (incluindo as normais), e temos a preocupação de que isso possa causar problemas ao largo plazo, já que o gen normal de HTT é importante para o sistema nervoso. La terapia de Ionis/Roche y proximamente la de la compañía belga Uniqure, agora em fase clínica, nos informará de si el nível de supressão de gen mutado y del gen normal traen benefícios clínicos sem complicações.

Hay otra terapia en fase experimental, llevada por la compañía americana Wave, que também elimina la expressão del gen mutado solamente, pero ellos explotan una secuencia en el ADN que só esta presente en 30-40% personas afectadas por la enfermedad, mayoritariamente de origen europeo , e por isso hasta hora não havia uma terapia universal para todos os pacientes de Huntington.

A estratégia utilizada pela empresa Sangamo Biosciences, em colaboração com CHDI, que você lidera pessoalmente, por primeira vez demonstra que isso é possível, independentemente de onde provega uma pessoa que herdou a mutação y de cuántas repetições tenga.

A história entre Sangamo e CHDI, donde trabajo, começou logo depois de começar a trabalhar ali, em 2007. Ao me familiarizar com o campo de Huntington, comecei a pensar (com frustração) sobre como eliminar a expressão do gen mutado unicamente. Naquela época, tínhamos apenas um projeto de terapias gênicas, a colaboração com Ionis (que agora está na última fase clínica, a fase 3). Mas eu me sentia comodo apenas tendo um programa desse tipo, especialmente um que também eliminava a expressão da proteína normal de HTT.

Estaba preocupado que a eliminação de duas cópias de HTT poderia causar problemas em um largo espaço. Pense nas tecnologias emergentes que os questionários poderiam usar para resolver esse problema e identifique a tecnologia da empresa Sangamo como uma tecnologia que os questionários podem operar no caso da geração de HTT. Lo cierto é que ni yo, ni mucho menos ellos, tínhamos a confiança de que isso poderia funcionar. Me custou mais de vários meses conversando de que merecia a pena intencional. Naquela época Sangamo não trabalhava em doenças que afetavam o sistema nervoso central, e esta oportunidade representava uma nova direção para eles. Há alguns aspectos de sua tecnologia que me parecem úteis para atingir este objetivo, e pensei que a expansão na região da geração de HTT permitiria fazê-lo. A expansão de CAGs que se encontra em HTT está localizada na proximidade de elementos reguladores do gen, o qual em teoria permitiria silenciar o gen se pudesse encontrar uma maneira de que os elementos de repressão génica pudessem 'acercar' à expansão. Os genes têm uma série de seqüências de ADN complexos para a regulação de sua expressão nas células que na maioria dos casos se localizam no início dos genes, muito perto de onde está a expansão que causa a doença. Estes elementos reguladores de expressão gênica normalmente se encontram localizados em uma região dos genes que se chamam o “promotor”. No caso de HTT, a expansão está no exon 1, muito próximo do promotor de HTT. A tecnologia de Sangamo permite o projeto de fatores de transcrição, proteínas que regulam a expressão gênica. Com base na engenharia genética, é possível projetar proteínas que apenas reconheçam as bases de ADN com uma sequência específica. Por isso, podemos projetar fatores específicos para reconhecer as bases CAG da região expandida. Essas proteínas projetadas contêm um elemento regulador que inibe a expressão genética. Por isso, qualquer sequência em que os CAGs contenciosos possam ser silenciados. O problema era que a repetição de CAGs na geração de HTT também estava presente na cópia da geração normal.

Como fazer entonces para inibir sozinho o gen mutante?

Embora estejamos acostumados a pensar que o ADN são letras, as bases do ADN têm uma estrutura própria, como qualquer outro composto químico, e según o número de repetições, o ADN tem uma estrutura distinta e uma longitude distinta no caso da cópia expandida . Por isso, pensei que se poderia projetar fatores de transcrição que só poderiam reconhecer a cópia expandida. Dada a localização da expansão cerca de elementos do promotor de HTT, a tecnologia poderia 'reconhecer' apenas uma expansão de 40 repetições e não uma de 20, e inibir a expressão do gen mutado apenas.

A todos nós sorpreendemos lo bem que esta ideia funcionava – em uns meses havíamos identificado proteínas que tinham um efeito em células do sistema nervoso humano, demonstrando que a tecnologia funcionava. A base de aplicar técnicas de engenharia genética, podemos desenvolver uma estratégia terapêutica que só inibe a expressão de alelos mutantes de mais de 39 repetições (o 98% dos genes mutantes que causam a doença) sem afetar a expressão do gen normal. Con lo cual, esta terapia funciona em caso de todas as pessoas com a mutação.

Outro problema que havia que investigar e tratar para solucionar é o eco de que há outras regiões no genoma humano com repetições de CAG, e dado o eco de que as proteínas que desarrolamos reconhecem estas sequências no ADN isso poderia dar lugar a problemas sim algum outro gen essencial se surpreendeu. Lo cierto é que antes deste trabalho, não se pensou que fosse possível modificar estas proteínas de maneira que hicieran super seletivas. Mas a estrutura química do ADN, a posição das sequências, e onde residem no contexto dos cromossomas, torna possível o projeto de proteínas que apenas reconhecem sequências de ADN em um contexto específico. Apesar de no artigo que agora se publicou, estas proteínas não eram óptimas para uso clínico, ya demonstramos que só afetamos a expressão de uma cena de genes à parte do HTT, de los mas de dos mil sequências com as repetições CAG no genoma humano . Este grau de especificidade de fatores de transcrição projetados não era algo que se pensava ser possível.

La imagen de arriba es una estructura de un factor de transcipción llamado 'dedos de Zinc' uniéndose a una secuencia especifica en el ADN. Cada 'dedo' reconhece três bases do ADN. A combinação de vários dedos pode dar lugar a reconhecer uma seqüência única de ADN. Jogando com várias combinações que reconhecem a estrutura tridimensional do ADN de lugar a drogas que inibem isoladamente uma sequência específica em um contexto genómico único.

O programa de nossa colaboração com Sangamo foi adquirido por uma empresa de biotecnologia forte, chamada Shire, há 5 anos. As proteínas que identificamos, e que agora se publicam no artigo de Nature Medicine, foram aprimoradas para torná-las mais seletivas possíveis para inibir exclusivamente o gerador de HTT. Há seis meses, Shire foi adquirido pela companhia japonesa Takeda, que agora está empezando um plano de estudos clínicos na doença de Huntington. Este programa é o único que permitirá avaliar a eficácia clínica da eliminação do gen mutado exclusivamente, provavelmente empezando estudos clínicos até o final de 2021.

O impacto de nosso trabalho com Sangamo tem sido enorme- hemos utilizado esses fatores de transcrição em numerosos estudos pré-clínicos, em animais, estudando biomarcadores de progressão da doença, e para responder a perguntas importantes no campo, como por exemplo, qué células contribuem para a patologia da doença. O fato de ser uma terapia que pode ser expressa em qualquer célula (a terapia é uma sequência de ADN que produz os fatores de transcrição) permite que você possa desenvolver estudos desse tipo. Estamos trabalhando com mais de dez laboratórios estudando vários temas de enfermagem usando estas drogas, e estamos aprendendo muito sobre a progressão da doença. Agora podemos 'desativar' o gene mutado em qualquer célula, após o início da doença nos animais, e observar em profundidade como as células e circuitos neuronais se recuperam quando o gene mutado não está expresso. Assim aprendemos que muitos dos problemas a nível do sistema nervoso são reversíveis – as células melhoram quando não expressam a mutação. Há muitos casos de doenças do sistema nervoso onde você pode trabalhar assim, e este programa com Sangamo nos permite estudar a doença de uma maneira que não se considera possível.

Agora falta ver se este tipo de terapias tenderá ao efeito curativo que esperamos – em uns anos teremos a resposta!

Un abrazo

nacho

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