Bloquear um fragmento tóxico: novo estudo em ratinhos destaca a importância da HTT1a na doença de Huntington

Um novo estudo que utiliza edição genética precisa num modelo de ratinho da doença de Huntington (DH) fornece evidências de que um pequeno fragmento da proteína huntingtinaproteína huntingtina A proteína produzida pelo gene da DH (HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15), chamado HTT1a, é um motor central da DH. Ao reduzir os níveis de HTT1a, os investigadores atrasaram sinais da DH como a agregação de proteínas, restauraram quais genes são ativados ou desativados e trouxeram os biomarcadores de volta ao controlo em ratinhos que modelam a DH. Descobrir a forma mais tóxica da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 que impulsiona a doença pode ter implicações importantes para a forma como concebemos medicamentos de redução da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15.

Uma rápida revisão: repetições CAG e HTT1a

Todas as pessoas que têm DH têm uma alteração no código genético do seu gene HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15. Uma sequência repetitiva de letras de ADN C-A-G expande-se para ter demasiadas repetições. Pessoas com 40 ou mais CAGs no seu gene HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 desenvolverão a doença se viverem tempo suficiente, e repetições mais longas estão geralmente associadas a um início mais precoce.

A repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. expandida no gene HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 causa uma expansão correspondente na proteína HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 codificada, que é produzida a partir destas instruções genéticas. Mas a repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. não altera apenas a sequência da proteína. Também afeta a forma como o intermediário entre o ADN e a proteína – o ARNARN o químico, similar ao ADN, que compõe as moléculas 'mensagem' que as células usam como cópias de trabalho dos genes quando estão a produzir proteinas. mensageiro – é processado.

Uma cópia da receita genética

O ARNARN o químico, similar ao ADN, que compõe as moléculas 'mensagem' que as células usam como cópias de trabalho dos genes quando estão a produzir proteinas. mensageiro é uma molécula de mensagem genética. É produzido como uma cópia fiel da sequência de ADN codificada para um determinado gene, antes de ser usado para produzir a proteína que esta sequência codifica. Isto é um pouco como fazer uma cópia de uma receita de um livro para que possas cozinhar a receita sem ter de ir e vir ao livro original.

Quando a repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. está expandida, um sinal oculto no ARNARN o químico, similar ao ADN, que compõe as moléculas 'mensagem' que as células usam como cópias de trabalho dos genes quando estão a produzir proteinas. mensageiro da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 pode ser ativado. Este sinal é chamado de “polyA críptico” e diz à maquinaria celular para parar de produzir a proteína HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 demasiado cedo. Isto significa que, em vez de produzir a proteína HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 de comprimento total, a célula produz apenas um pequeno fragmento, chamado HTT1a.

HTT1a: uma proteína fragmento tóxica da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15

O fragmento proteico HTT1a contém a região expandida, codificada pela repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH., que se parece com muitos do mesmo aminoácidoaminoácido os elementos essenciais a partir dos quais as proteínas são construídas glutaminaglutamina o aminoácido que é repetido demasiadas vezes no inicio da proteína huntingtina mutante, repetindo-se vezes sem conta. Este fragmento é altamente propenso a aglomerar-se (um processo chamado agregação) e demonstrou ser tóxico em muitos modelos animais e celulares da DH.

Importante, quanto mais longa for a repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH., mais fragmento proteico HTT1a é produzido. Como a repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. pode ficar mais longa em algumas células do corpo em pessoas com DH, um processo chamado expansão somática, pensa-se que a HTT1a é um passo fundamental na forma como a doença progride.

Para compreender melhor isto, os investigadores neste estudo questionaram-se se o aumento na quantidade de HTT1a que é produzida poderia ser o motor que liga a expansão somática ao dano das células nervosas.

Uma estratégia genética inteligente: eliminar os sinais que causam o fragmento

Para testar isto diretamente, a equipa usou um modelo de ratinho da DH que tem quase 200 CAGs no gene HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15. Este é um número de repetições muito mais elevado do que é tipicamente visto em pessoas, mas isto acelera quando os sintomas começam a aparecer nos ratinhos, permitindo aos investigadores obter respostas às suas experiências mais rapidamente. Devido às idiossincrasias dos sistemas de modelos da DH, estes são na verdade chamados ratinhos HdhQ150.

Usando ferramentas CRISPRCRISPR Um sistema para edição de ADN de forma precisa, que são como tesouras genéticas, eliminaram uma porção do gene HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 que contém o sinal para formar o fragmento HTT1a. Isto deve impedir que o fragmento tóxico HTT1a seja produzido nestes ratinhos, mesmo que o número de CAG seja suficientemente elevado para desencadear as células a criar o fragmento tóxico. Este novo tipo de modelo de ratinho da DH foi nomeado ratinho HdhQ150ΔI, com o Δ (delta) a representar o domínio genético que foi removido.

Também usaram ratinhos com números de repetições CAG que não causam DH para representar a população geral sem DH. Para estes ratinhos, também cortaram o sinal de produção da HTT1a para terem um controlo para os possíveis efeitos da edição genética, não relacionados com o número de CAG. Isto significava que saberiam se os resultados que viam eram por causa da própria edição CRISPRCRISPR Um sistema para edição de ADN de forma precisa, ou verdadeiramente porque a HTT1a não foi produzida.

O que aconteceu aos níveis de HTT1a nestes ratinhos?

Como esperado, os níveis de HTT1a caíram nos ratinhos HdhQ150ΔI. A molécula de mensagem de ARNARN o químico, similar ao ADN, que compõe as moléculas 'mensagem' que as células usam como cópias de trabalho dos genes quando estão a produzir proteinas. da HTT1a estava completamente ausente nestes ratinhos e os níveis de proteína foram reduzidos, mas ainda detetáveis.

Mas porque é que ainda se encontraria alguma HTT1a? Os investigadores sugerem que esta eliminação pode ter levado a maquinaria genética a “ler através” do gene de forma diferente, de uma maneira que ainda produz proteína HTT1a, apenas em quantidades muito baixas.

Importante, os níveis de HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 de comprimento total, tanto não expandida (regular) como expandida (forma DH) permaneceram inalterados. Isto é importante para experiências subsequentes para que a equipa pudesse descobrir que efeitos eram especificamente devidos à redução da HTT1a, não aos níveis totais de HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15.

Um grande atraso na agregação

Um resultado marcante deste estudo foi que aglomerados tóxicos de HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15, ou agregados, foram encontrados no cérebro muito mais tarde nos ratinhos HdhQ150ΔI em comparação com os ratinhos HdhQ150.

Em ratinhos HdhQ150 padrão que modelam a DH, os agregados foram detetados em diferentes regiões do cérebro em ratinhos com 6 meses de idade e continuaram a aumentar à medida que os ratinhos envelheciam. Podes estar a pensar: “Uau! 6 meses é muito jovem!” E terias razão. A cronologia rápida das características da doença DH nestes ratinhos é causada pelo número de repetições CAG muito elevado e é intencional para que os resultados possam ser alcançados mais rapidamente.

No entanto, em ratinhos HdhQ150ΔI que não produziam o fragmento tóxico HTT1a, estes aglomerados foram atrasados vários meses e, em algumas partes do cérebro, não foram evidentes até os ratinhos serem muito mais velhos. Estes aglomerados ainda continham HTT1a, reforçando a ideia de que este fragmento de HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 é importante para desencadear a formação destes aglomerados.

Efeitos na expressão genética

De seguida, os investigadores analisaram quais genes foram ativados e desativados nestes diferentes modelos de ratinho. Esta é uma alteração bem documentada que acontece cedo em diferentes modelos de DH, com uma assinatura específica de alterações de ativação de genes.

Nos ratinhos HdhQ150 com DH, os investigadores descobriram que mais de 1.200 ativações de genes foram alteradas na marca dos 6 meses no estriado, uma região profunda do cérebro mais impactada na DH. Aos 12 meses, isto atingiu mais de 2.800 genes.

Nos ratinhos com menos HTT1a, algumas destas ativações de genes foram restauradas, com uma melhoria de 25 % aos 6 meses e uma melhoria de 40 % aos 12 meses. Quando olharam para outra parte do cérebro chamada hipocampohipocampo A região cerebral em forma de cavalo-marinho que é fundamental para a memória, também viram melhorias parciais.

Curiosamente, mesmo os baixos níveis residuais de HTT1a nos ratinhos HdhQ150ΔI foram suficientes para começar a corrigir esta marca distintiva da DH.

Biomarcadores: um efeito marcante

Talvez o resultado mais emocionante neste estudo tenha vindo dos níveis de biomarcadores que os investigadores analisaram no plasma e no líquido espinal que banha o cérebro, também chamado LCRLCR Um fluído transparente produzido pelo cérebro, que envolve e sustenta o cérebro e a medula espinhal. A equipa mediu NfL, um biomarcador geral da saúde cerebral, bem como BRP39, o equivalente em ratinho de um biomarcadorbiomarcador qualquer tipo de teste – incluindo análises sanguíneas, testes de raciocínio e ressonâncias magnéticas ao cérebro – que consegue medir ou predizer a progressão de uma doença como a DH. Os biomarcadores poderão fazer com que os ensaios clínicos de novos fármacos sejam mais rápidos e confiáveis. humano chamado YKL-40 que corresponde à inflamaçãoinflamação Activação do sistema imunitário, que se pensa estar envolvida no processo patológico da DH.

Nos ratinhos HdhQ150 com DH, ambos os biomarcadores estavam aumentados no LCRLCR Um fluído transparente produzido pelo cérebro, que envolve e sustenta o cérebro e a medula espinhal aos 12 meses, indicando que os sistemas nervosos destes ratinhos estavam doentes. No entanto, nos ratinhos HdhQ150ΔI, NfLNfL biomarcador de saúde cerebral e BRP39 permaneceram em níveis dos ratinhos regulares sem DH aos 12 e 17 meses no LCRLCR Um fluído transparente produzido pelo cérebro, que envolve e sustenta o cérebro e a medula espinhal, e também foram reduzidos no plasma.

Curiosamente, este retorno aos níveis regulares de biomarcadores do LCRLCR Um fluído transparente produzido pelo cérebro, que envolve e sustenta o cérebro e a medula espinhal aconteceu mesmo que as alterações de assinatura de ativação de genes tenham sido apenas parcialmente restauradas. Como NfLNfL biomarcador de saúde cerebral e YKL-40 podem ser usados em ensaios clínicos humanos para avaliar a saúde cerebral, esta descoberta sugere que reduzir a HTT1a poderia alterar significativamente a biologia da DH.

Ligar os pontos da expansão somática → HTT1a → agregação

A expansão somática de CAG é agora vista por muitos investigadores da DH como um motor da DH. À medida que as repetições CAG se expandem em neurónios mais afetados na DH, os níveis de HTT1a aumentarão. Os cientistas neste estudo propõem um modelo onde:

1. A expansão somática aumenta a repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. e a produção de HTT1a.
2. O aumento da HTT1a leva a mais aglomerados tóxicos nestas células.
3. Os aglomerados impulsionam mais alterações nas ativações de genes.
4. Isto causa então que as células fiquem doentes, levando a alterações nos níveis de biomarcadores.

Propõem que isto poderia ser abrandado ou interrompido reduzindo os níveis de HTT1a para interromper este processo.

O que é que isto significa para as terapiasterapias tratamentos?

Várias abordagens de redução da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 estão em desenvolvimento ou teste clínico. Muitas reduzem apenas a forma de comprimento total da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15. Estas incluem o oligonucleótido antissenso (ASO) tominersen da Roche, e moduladores de splicingsplicing o corte de mensagens de ARN, para remover regiões não codificantes e juntar as regiões codificantes. de pequenas moléculas como votoplam e SKY-0515 da Novartis e SkyHawk respetivamente.

Outros visam o exão 1 para que possam reduzir os níveis tanto da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 de comprimento total como da HTT1a, incluindo a terapia genética AMT-130 da uniQure e o siRNAsiRNA Uma forma de silenciar genes que usa moléculas de RNA especialmente desenhadas. O RNA é como o DNA mas só com uma cadeia. O siRNA tem como alvo as moléculas mensageiras das células e diz-lhes para não produzirem determinada proteína. ALN-HTT02 da Alnylam Pharmaceuticals.

Este estudo sugere que reduzir apenas a forma de comprimento total da HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 pode não ser tão benéfico e reduzir a HTT1a também pode ser importante. Como a proteína HTTHTT uma abreviação para o gene que causa a doença de Huntington. O mesmo gene é também chamado DH e IT-15 regular tem funções importantes nas células, estratégias que visam especificamente a HTT1a podem ser uma abordagem mais segura e eficiente.

Advertências importantes

Dito isto, há algumas limitações importantes a notar neste estudo. Todos estes dados vêm de ratinhos que modelam a DH e têm uma repetição CAGrepetição CAG A porção de ADN no início do gene DH, que contem a sequência CAG repetida muitas vezes, e que é anormalmente longo nas pessoas que vão desenvolver DH. muito longa (~195). Os ratinhos são um ótimo modelo para os cientistas explorarem este tipo de ideias, mas não vivem nem perto do tempo que as pessoas e a maioria das pessoas com DH tem ~42 CAGs em média, muito menos do que neste sistema modelo.

Ainda assim, os dados deste estudo serão certamente uma fonte de novas ideias para outras equipas acompanharem. Fica atento ao HDBuzz para mais investigação nesta área.

Resumo

• Os investigadores criaram um modelo de ratinho da DH que não produzia tanto do fragmento HTT1a, que se pensa ser tóxico na DH.
• Ao reduzir os níveis da mensagem HTT1a, os investigadores viram atrasos na formação de aglomerados proteicos tóxicos produzidos pela HTT1a.
• Quais genes foram ativados ou desativados imitaram mais de perto os ratinhos sem o gene da DH nestes ratinhos especiais deficientes em HTT1a, e muitos biomarcadores chave regressaram a níveis mais próximos do normal.
• Estas descobertas fornecem evidências de que a HTT1a não é apenas um subproduto da expansão da DH, mas um motor da biologia da DH.