Ciência é INVESTIMENTO! Vamos transformar o Brasil em uma Nação rica e forte!

TERAPIA GÊNICA: editando genomas para curar doenças!

TERAPIA GÊNICA: editando genomas para curar doenças!

Fernanda Maria Policarpo Tonelli, Rodrigo R Resende

Vol. 1, N. 15, 05 de Agosto de 2014
DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2014.08.05.002

O que são os X-men? Aqueles mesmos dos filmes de mutantes com superpoderes iguais ao professor Xavier, Wolverine, Magneto e os demais outros que lutam pelo bem, ou pelo mal. Quando dizemos que são mutantes significa que alguns genes são alterados, inseridos ou deletados de dentro de uma célula.

Os genes são a unidade funcional que compõe o genoma, todo o DNA de uma célula de uma pessoa, que controla uma dada informação, por exemplo, o gene X do Wolverine controla a produção de alguma proteína que permite que suas células de defesa façam a recuperação de uma lesão sofrida por ele de maneira muito rápida, sendo assim ele é imune a várias lesões que possa sofrer. E, se isolássemos o gene X do Wolverine e o colocarmos dentro de um vírus que não faz mal ao ser humano e, então, inoculássemos esse vírus mutado (mutado porque alteramos o genoma do vírus) dentro de uma pessoa? O que aconteceria? Essa pessoa teria o genoma das células infectadas pelo vírus mutado. Ela poderia se tornar um novo Wolverine, um novo mutante! É o que a terapia gênica faz. Não a criação de um mutante, mas isolar genes defeituosos e substituí-los por genes normais, funcionais.

A terapia gênica visa, para fins terapêuticos, obter sucesso na inserção e expressão de genes em células de pacientes com doença causada pela falta destes genes, ou sua existência de forma mutada. Ou seja, deseja-se corrigir o genoma de indivíduos que sofram de doenças cuja causa esteja relacionada a falhas no genoma.

Dentre estas doenças encontra-se a tirosinemia. A tirosinemia é o acúmulo do aminoácido tirosina no sangue de uma pessoa, por esta ser incapaz de metaboliza-lo, quer dizer, de modificar sua estrutura ou utiliza-lo como alimento. Logo, caso uma dieta que restrinja a ingestão deste aminoácido não seja adotada, os níveis de tirosina aumentam no sangue: um acúmulo que pode ser nocivo ou mortal ao ser humano. Raquitismo, danos renais e hepáticos, além de comprometimento das faculdades mentais da pessoa, são algumas das possíveis consequências deste acúmulo de tirosina não metabolizada (1).

O metabolismo da tirosina em nosso organismo gera dois outros tipos de moléculas, o ácido fumárico e o ácido acetoacético. E esse metabolismo ocorre em 5 passos envolvendo diferentes enzimas (Figura 1). Uma mutação no gene que codifica, ou seja, que produz três destas enzimas acarreta nos três tipos existentes da patologia (doença) tirosinemia. A mutação no gene Tat, que codifica para a enzima tirosina aminotransferase (que catalisa o primeiro passo no metabolismo ou conversão da Tirosina em ácido 4-hidroxifenilpirúvico, Figura 1), é responsável pela tirosinemia tipo II; a mutação no gene Hpd, que codifica para a enzima 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenase (que catalisa a conversão ou o metabolismo do segundo passo na Figura 1), é responsável pela tirosinemia tipo III (de menor ocorrência); e a mutação no gene Fah, que codifica para a enzima fumaril acetoacetato hidrolase (que catalisa o quinto passo na Figura 1), é responsável pela tirosinemia tipo I (de maior ocorrência).

terapia_genetica

Figura 1: Os 5 passos de degradação da tirosina em ácido fumárico e ácido acetoacético. A mutação no gene Tat, que codifica para a enzima tirosina aminotransferase (que catalisa o primeiro passo no metabolismo ou conversão da Tirosina em ácido 4-hidroxifenilpirúvico), é responsável pela tirosinemia tipo II (primeiro x em vermelho); a mutação no gene Hpd, que codifica para a enzima 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenase (que catalisa a conversão ou o metabolismo do ácido 5-hidroxifenilpirúvico em ácido homogentísico, segundo passo), é responsável pela tirosinemia tipo III (de menor ocorrência, representado pelo segundo x em vermelho); e a mutação no gene Fah, que codifica para a enzima fumaril acetoacetato hidrolase (que catalisa o quinto passo, representado pelo terceiro x em vermelho), é responsável pela tirosinemia tipo I (de maior ocorrência).

A tirosinemia tipo I foi o alvo de um estudo recente publicado na revista Nature Biotechnology por Yin e colaboradores, que obtiveram sucesso na edição do genoma de camundongos adultos: corrigindo uma mutação no gene Fah e, por consequência o fenótipo (conjunto de características observáveis, aquelas que podemos perceber) de perda de peso característico da doença (2).

Este é o primeiro relato de edição ou mutação de genoma em órgão de mamífero adulto vivo. A estratégia escolhida para tanto foi a utilização do sistema CRISPR-Cas9: no qual uma porção de DNA plasmidial codifica para um RNA guia (sgRNA) que leva a enzima Cas9 para as regiões de interesse (regiões complementares ao sgRNA), e outra parte do DNA plasmidial que codifica para a enzima Cas9, só que com sua sequência correta: que é uma enzima nuclease capaz de quebrar o DNA dupla fita. Este DNA é posteriormente reparado, cortando e colando, é o que chamamos de recombinação, pois bem, recombinando-se (cortando) a sequência errada e (colando) a sequência correta contida no plasmídeo CRISPR-Cas9 e assim, corrigindo o erro no genoma das células (3).

Os pesquisadores utilizaram camundongos modelo de tirosinemia tipo I (com o gene Fah mutado) e injetaram na veia caudal deles, o plasmídeo pX330 contendo: a sequência codificante de sgRNA direcionado ao gene Fah (chamado FAH) com a mutação já corrigida, e a sequência da Cas9 (Figura 2).

terapia_genetica2

Figura 2: Uma vez injetado o plasmídeo nos camundongos com o DNA genômico errado, e esses plasmídeos chegando nos hepatócitos (células do fígado) do camundongo, a sequência do plasmídeo que codifica para o sgRNA e para o gene correto Fah, acaba produzindo o RNA correto. Este, guia a enzima Cas9 para a região complementar a ele (região contendo a mutação causadora da tirosinemia tipo I – área em amarelo na figura. Cas9 pode então clivar o DNA dupla fita (sítios de clivagem em verde), para posterior reparo, inserindo-se a sequência correta (não mutada) no DNA genômico dos camundongos.

Inicialmente os pesquisadores observaram que aproximadamente 1 a cada 250 células do fígado dos animais injetados passou a expressar a forma correta (e não mais a forma truncada ou errada) da enzima fumaril acetoacetato hidrolase (fah). Com o passar do tempo, no entanto, estas células proliferaram em um grande número capaz de permitir alteração na aparência dos camundongos.

Os camundongos antes com pouco peso começaram a aproximar-se do peso normal e o dano hepático regrediu. Logo, provou-se ser possível a edição de genomas in vivo em mamífero adulto para cura de doença (tirosinemia tipo I, neste estudo). Espera-se agora que novos estudos sejam realizados para que futuramente possa se explorar o potencial deste sistema de edição de genomas para uso na cura de doenças genéticas humanas.

Referências Bibliográficas:

1. El-Shabrawi M H, Kamal N M. Current management options for tyrosinemia. Orphan Drugs: Research and Reviews. 2013; 3:1-9.

2. Yin H, Xue W, Chen S, Bogorad R L, Benedetti E, Grompe M, Koteliansky V, Sharp P A, Jacks T, Anderson D G. Genome editing with Cas9 in adult mice corrects a disease mutation and phenotype. Nature Biotechnology. 2014; doi:10.1038/nbt.2884.

3.Cong L, Ran F A, Cox D, Lin S, Barretto R, Habib N, Hsu P D, Wu X, Jiang W, Marraffini L A, Zhang F. Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems. Science. 2013; 339: 819-823.

Print Friendly

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado Campos obrigatórios são marcados *


*

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>