January 19, 2024 -
Quando CASGEVY, a primeira terapia baseada em CRISPR, foi aprovada
pela FDA em dezembro, deu à tecnologia CRISPR a validação
necessária. Qualquer promessa que tivesse realizado antes daquele
momento era simplesmente investigativa. Neste caso, foi concedida a
aprovação do CASGEVY para o tratamento de duas doenças sanguíneas
– doença falciforme (DF) e beta-talassemia. Mas e se o CRISPR
também pudesse tornar-se uma ferramenta vital no tratamento de
doenças neurodegenerativas?
As doenças
neurodegenerativas são tremendamente difíceis de tratar. Como
apontou Cem Zorlular, diretor executivo (CEO) da Er-Kim
Pharmaceuticals, o cérebro tem “bilhões de neurônios e trilhões
de conexões”. Em última análise, tem uma estrutura extremamente
complexa que os cientistas ainda não compreenderam completamente.
Zorlular continuou:
“Essa complexidade torna difícil atingir regiões específicas do
cérebro com tratamentos. Além disso, as doenças neurodegenerativas
têm frequentemente um longo período latente, o que significa que os
sintomas podem não se manifestar durante muitos anos após o início
da doença. “Esta situação complica o desenvolvimento de
tratamentos que possam retardar ou prevenir a progressão da doença.”
Apesar disso, uma
técnica de edição genética como o CRISPR pode ser uma abordagem
promissora. “É particularmente relevante para doenças
neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson, caracterizadas pela
perda contínua de neurônios e redes nervosas, levando a distúrbios
de movimento, problemas cognitivos e dificuldades de fala e
respiração”, explicou Zorlular. “O Alzheimer, por exemplo, está
ligado a mutações em genes específicos como APP, PSEN1 e PSEN2. “O
CRISPR pode editar estes genes, potencialmente abordando as causas
subjacentes destas doenças.”
Neste momento, a
investigação sobre a utilização do CRISPR para doenças
neurodegenerativas ainda está numa fase inicial. Neste artigo,
exploramos vários estudos que avaliam como o CRISPR poderia ser
usado para tratar as duas doenças neurodegenerativas mais comuns, a
doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, bem como a doença
hereditária rara conhecida como doença de Huntington.
Duas abordagens
baseadas em CRISPR para a doença de Alzheimer reveladas na
Conferência Internacional da Associação de Alzheimer
Na Conferência
Internacional da Associação de Alzheimer (AAIC) em Amsterdã no ano
passado, os pesquisadores revelaram dois métodos de utilização do
CRISPR para a doença de Alzheimer, ambos analisando maneiras pelas
quais os genes podem aumentar o risco de desenvolver a doença de
Alzheimer e como a edição desses genes poderia reduzir o risco de
desenvolver a doença ou proteger o cérebro do acúmulo de amiloide,
que se acredita ser a causa única da doença.
O primeiro estudo veio
de pesquisadores da Universidade de San Diego. Eles desenvolveram uma
estratégia de edição genética usando CRISPR que tem como alvo a
proteína precursora de amiloide (APP) – uma proteína responsável
pela superprodução de beta-amilóide no cérebro, o que
eventualmente leva ao acúmulo de placas que são uma marca
registrada do Alzheimer. O gene APP produz diversos produtos, alguns
dos quais são protetores, enquanto outros estão associados a
patologias, como o beta-amilóide. Na sua abordagem, os cientistas
pretendiam diminuir a produção de beta-amilóide e, ao mesmo tempo,
aumentar as ações neuroprotetoras.
Os pesquisadores
realizaram experimentos em ratos com doença de Alzheimer para testar
sua estratégia. Aqui, eles descobriram que o tratamento CRISPR
resultou numa redução nas placas beta-amilóides e numa diminuição
nos marcadores de inflamação cerebral. Eles também observaram um
aumento nos produtos de APP neuroprotetores, bem como melhorias na
função comportamental e do sistema nervoso. Além disso, a edição
genética não causou efeitos colaterais indesejáveis em ratos
saudáveis.
Enquanto isso, no
segundo estudo, os pesquisadores da Duke University desenvolveram
outra abordagem CRISPR, desta vez visando um fator de risco genético
para a doença neurodegenerativa chamada APOE-e4. Herdar este gene
aumenta a probabilidade de alguém desenvolver a doença de
Alzheimer. Embora a presença do gene não seja uma garantia de que
uma pessoa contrairá a doença, as pessoas que têm uma cópia têm
um risco duas a três vezes maior de contraí-la, enquanto duas
cópias aumentam o risco de oito a doze vezes.
Neste estudo, os
pesquisadores usaram uma plataforma de terapia de epigenoma baseada
na estratégia de edição CRISPR/dCas9 para reduzir os níveis de
APOE-e4. Descobriu-se que o principal candidato desta plataforma
reduz os níveis de APOE-e4 em cérebros em miniatura derivados de
células-tronco pluripotentes induzidas por humanos de um paciente
com Alzheimer, bem como em modelos de camundongos humanizados. Além
disso, a abordagem não afetou os níveis de outras variantes da APOE
que se acredita terem um efeito neutro ou protetor.
É claro que esses
estudos ainda estão em seus estágios iniciais. Mas com os
tratamentos recentemente aprovados para a doença de Alzheimer que
causam efeitos secundários potencialmente graves, é necessário
encontrar abordagens mais inovadoras para tratar a doença
neurodegenerativa, como as apresentadas nestes artigos CRISPR.
É claro que esses
estudos ainda estão em seus estágios iniciais. Mas com os
tratamentos recentemente aprovados para a doença de Alzheimer que
causam efeitos secundários potencialmente graves, é vital encontrar
abordagens mais inovadoras para tratar a doença neurodegenerativa,
como as destes estudos CRISPR.
CRISPR para doença de
Parkinson
O Parkinson afeta um
tipo de neurônio chamado neurônios dopaminérgicos, que são
encontrados na região da substância negra do mesencéfalo e são
essenciais para movimentos voluntários e processos comportamentais.
A grande maioria dos casos de Parkinson ocorre esporadicamente;
apenas 10% são herdados geneticamente.
Acredita-se que
agregados de proteína ɑ-sinucleína mal dobrada, também conhecidos
como corpos de Lewy, estejam envolvidos na fisiopatologia subjacente
do Parkinson, e a ɑ-sinucleína é abundante em neurônios
dopaminérgicos. A expressão da α-sinucleína também está
intimamente ligada ao gene SNCA, que é um dos locais preditivos mais
importantes para DP esporádica. A mutação chamada Ala53Thr (A53T)
na SNCA é reconhecida como um dos fatores de risco mais proeminentes
para DP de início precoce.
Nesse sentido, foi
realizado um estudo em 2022, que mostrou que o uso do sistema
CRISPR-Cas9 para deletar o gene A53T-SNCA melhorou significativamente
as condições relacionadas à doença de Parkinson, como a
superprodução de α-sinucleína, microgliose reativa,
neurodegeneração dopaminérgica, e sintomas motores associados ao
Parkinson.
Na maior parte, porém,
as variantes genéticas ligadas à maioria dos casos esporádicos de
Parkinson não são claras e os mecanismos moleculares da progressão
do Parkinson ainda não foram completamente compreendidos. O desafio
de estudar os mecanismos subjacentes do Parkinson é a complexidade
das múltiplas mutações genéticas que podem estar envolvidas. Mas
esta é também uma área onde o CRISPR pode ser bem utilizado. Pode
ajudar a rastrear variantes genéticas no Parkinson para determinar
sua causa e pode ser efetivamente usado para desenvolver modelos de
pesquisa celular e de organismos inteiros para estudar o fenótipo do
Parkinson.
Por exemplo, um estudo
conduzido na Universidade de Pittsburgh aproveitou o potencial de
edição do genoma da Synthego (que fornece células projetadas e
kits CRISPR) para gerar modelos de células nocautes de NADPH oxidase
(NOX1, NOX2 e NOX4) para Parkinson. O estudo demonstrou o papel da
enzima Nox2 na degeneração relacionada ao estresse oxidativo,
incluindo acúmulo de ɑ-sinucleína, comprometimento da importação
de proteínas nas mitocôndrias e ativação da quinase 2 de
repetição rica em leucina (LRRK2).
Em última análise,
neste momento, a maior parte do potencial do CRISPR para a doença de
Parkinson reside no rastreio genético, mas isto pode mudar assim que
os cientistas começarem a compreender melhor os mecanismos
subjacentes à doença neurodegenerativa.
Doença de Huntington:
um candidato promissor para terapia genética
Como a doença de
Huntington é uma doença neurodegenerativa hereditária causada por
uma única mutação e pela presença de uma proteína anormal,
torna-a a candidata perfeita para a edição do gene CRISPR. A doença
de Huntington é causada por expansões de trinucleotídeos (CAG) no
gene Huntingtin (HTT), resultando em longos trechos do aminoácido
glutamina na proteína Huntingtina. A hiperexpansão das repetições
CAG (40 ou mais) leva ao aparecimento dos sintomas de Huntington.
Um dos estudos CRISPR
mais promissores e recentes – realizado no ano passado – para a
doença de Huntington, veio de investigadores da Universidade de
Jinan. Eles conseguiram demonstrar que a edição CRISPR-Cas9 pode
ser usada para corrigir a mutação no HTT, substituindo a
hiperexpansão por uma repetição CAG normal. A terapia genética
foi empacotada em um vetor AAV e entregue aos porcos por injeção
intracraniana ou intravenosa. Um único tratamento resultou na
depleção da proteína Huntingtina mutante e na redução da
neurotoxicidade e dos sintomas relacionados. Esta pesquisa
pré-clínica é muito promissora e poderá progredir para ensaios
clínicos.
Outro estudo recente de
prova de conceito, que utilizou edição de RNA baseada em CRISPR, de
pesquisadores da Johns Hopkins e da UC San Diego, demonstrou uma
depleção significativa de transcritos mutantes em três linhas
diferentes de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC)
derivadas de pacientes com doença de Huntington. , cada um
carregando um número diferente de repetições. Experiências in
vivo subsequentes num modelo de ratinho com doença de Huntington
demonstraram que os ratos tratados melhoraram significativamente a
função motora – um efeito que continuou durante até oito meses
nos ratos, sugerindo benefícios terapêuticos duradouros.
A razão pela qual os
cientistas usaram uma abordagem de edição de RNA baseada em CRISPR
neste estudo específico é porque se descobriu que os transcritos de
RNA mensageiro mutante (mRNA) produzidos na doença de Huntington
contribuem significativamente para a patogênese da doença, o que os
torna um bom alvo para o tratamento.
Obstáculos a superar
Como mencionado
anteriormente, as doenças neurodegenerativas são complicadas de
tratar e, embora o CRISPR se mostre promissor para algumas destas
doenças, ainda há um longo caminho a percorrer.
“Os cientistas ainda
não compreendem totalmente os mecanismos por trás da maioria das
doenças neurodegenerativas”, comentou Buse Baran, analista de
operações comerciais e especialista em terapia genética da Er-Kim
Pharmaceuticals. “Esta falta de compreensão torna difícil o
desenvolvimento de tratamentos direcionados que abordem as causas
profundas das doenças. Além disso, as doenças neurodegenerativas
normalmente afetam uma ampla gama de células do cérebro, tornando
difícil direcionar tratamentos exclusivamente para as células
afetadas.”
Ela também acrescentou
que a administração de tratamentos ao cérebro é outro desafio
significativo porque a barreira hematoencefálica dificulta a
passagem da maioria das substâncias para o cérebro, dificultando a
administração eficaz dos tratamentos.
CRISPR também ainda é
uma tecnologia relativamente nova; aquele que acaba de chegar do seu
potencial ao mundo. Baran disse que, embora tenha um grande
potencial, ainda requer maior desenvolvimento, e permanecem desafios
em torno do risco de efeitos fora do alvo, preocupações éticas,
segurança desconhecida a longo prazo e obstáculos de entrega.
No entanto, Baran
também observou que a aprovação do CASGEVY e o sucesso demonstrado
de um tratamento baseado em CRISPR em ensaios clínicos – em termos
de eficácia e segurança – fornecerão uma base positiva para
outras potenciais terapias baseadas em CRISPR. “CRISPR é uma
tecnologia versátil que se está a tornar cada vez mais eficiente e
precisa, capaz de ser utilizada no tratamento de uma vasta gama de
doenças…À medida que os dados de eficácia e segurança da
tecnologia CRISPR continuam a melhorar, a probabilidade de obtenção
de aprovações também aumentará. ”
Assim, à medida que
estudos mais bem-sucedidos continuam a ser realizados testando o
CRISPR no tratamento de doenças neurodegenerativas, é muito
possível que vejamos uma série de tratamentos baseados em CRISPR
entrando na clínica para doenças como Alzheimer, Parkinson e
Huntington, no próximo futuro. Original em inglês, tradução
Google, revisão Hugo. Fonte: Labiotech.
