Direto ao assunto com o CRISPR

A doença de Huntington (DH) é causada por uma repetição das letras genéticas C-A-G no gene da huntingtina. As pessoas que não vão desenvolver a DH têm 35 ou menos CAG, enquanto as pessoas que virão a desenvolver a DH têm 36 ou mais. Como a causa da DH é tão clara, os cientistas perseguem há muito tempo uma ideia poderosa: E se pudéssemos remover o gene mutante?

Um novo estudo na Science Advances dá um passo importante nessa direção. Utilizando a edição genética CRISPR, os investigadores conseguiram remover diretamente o gene da huntingtina mutante no cérebro de ratinhos com DH — o que levou a melhorias duradouras na saúde cerebral, no movimento e na esperança de vida.

Ir à origem: visar a fonte do problema

O ADN armazena as instruções genéticas da célula, que são copiadas para uma mensagem de ARN utilizada para fabricar proteínas, as moléculas que realizam o trabalho real dentro das células. Os CAG extra no gene da huntingtina levam a uma proteína expandida que se acredita descarrilar o funcionamento interno das células.

A maioria das estratégias terapêuticas atuais para a DH visa baixar os níveis de ARN e de proteína huntingtina. Estas incluem abordagens como os oligonucleótidos antissentido (ASO) ou a interferência de ARN (RNAi), que atuam ao nível do ARN — depois de o gene já ter sido lido e copiado.

O CRISPR funciona de forma diferente. Em vez de reduzir a mensagem ou limpar a proteína, o CRISPR visa alterar o próprio ADN. Isto torna-o uma abordagem particularmente atrativa para a DH, em que um único gene defeituoso impulsiona toda a doença.

CRISPR: tesouras moleculares com um GPS incorporado

Para compreenderes por que razão este estudo recentemente publicado é entusiasmante, vamos analisar mais de perto como funciona o CRISPR.

Na sua essência, o CRISPR é uma forma de editar o ADN diretamente dentro das células. Mas não é aleatório — é precisamente direcionado. Pensa nele como um par de tesouras moleculares guiadas por um GPS. O ADN é incrivelmente longo e densamente compactado — como um gigantesco manual de instruções. O CRISPR precisa de uma forma de localizar o local exato a editar.

Utiliza um ARN guia, que funciona como um termo de pesquisa. Este pequeno pedaço de ARN é concebido para corresponder a uma sequência específica de ADN — neste caso, parte do gene da huntingtina. Tal como usar o “procurar” num documento enorme, o ARN guia faz o varrimento do genoma até encontrar a sua correspondência perfeita.

Assim que o alvo é encontrado, o ARN guia traz uma proteína chamada Cas9 — as “tesouras” propriamente ditas. A Cas9 corta ambas as cadeias de ADN nesse local preciso. Isto cria uma quebra que a célula tem de reparar urgentemente. Quando as células reparam o corte, introduzem frequentemente pequenos erros. Estas minúsculas alterações podem interromper o gene, impedindo-o de funcionar corretamente.

Neste estudo, os investigadores visaram uma região imediatamente antes da expansão da repetição CAG causadora da doença no gene HTT. E aqui está a ideia-chave: se o gene da huntingtina for interrompido, deixa de poder produzir o ARN ou a proteína.

Um design mais seguro: CRISPR que se desliga sozinho

Um dos maiores desafios da edição genética é a segurança.

Se o CRISPR permanecer ativo durante demasiado tempo, poderá cortar partes não pretendidas do genoma. Para reduzir este risco, os investigadores conceberam um sistema CRISPR de autoinativação.

Isto significa que o CRISPR edita o gene e depois desliga-se pouco tempo depois.

Pensa nisto como uma serra com um corte de segurança automático — corta o que precisa e depois desliga-se imediatamente para evitar causar danos extra.

Testar o CRISPR num modelo de ratinho com DH

Para testar esta abordagem, os investigadores utilizaram um modelo de ratinho que transporta uma versão humana do gene da huntingtina mutante com uma expansão de repetição muito longa. Estes ratinhos com DH desenvolvem tipicamente problemas de coordenação, equilíbrio e movimento, e aglomerados de proteína huntingtina (agregados) acumulam-se nas suas células cerebrais.

Eles entregaram o sistema CRISPR diretamente no cérebro utilizando um vetor viral, um vírus modificado que pode entrar nas células, mas que é manipulado para ser inofensivo. Este acondicionamento especializado permitiu aos investigadores visar as regiões mais afetadas na DH, como o estriado e o córtex.

Os resultados foram impressionantes. Os níveis de huntingtina mutante baixaram entre 60 e 90 % e os agregados foram reduzidos em até 90 %. Estes agregados são uma marca da patologia da DH e a sua redução sugere uma melhoria significativa ao nível celular.

Após o tratamento com CRISPR, as anomalias na marcha melhoraram, a coordenação motora aumentou e os movimentos hiperativos e repetitivos foram reduzidos. Para além do cérebro, os ratinhos tratados mostraram uma redução na perda de peso e um prolongamento da esperança de vida, aproximando-se da dos animais saudáveis.

Uma das descobertas mais encorajadoras foi o facto de o CRISPR ter sido eficaz em diferentes fases da doença. A administração do sistema CRISPR aos ratinhos antes do início dos sintomas levou a uma forte prevenção de problemas de movimento semelhantes aos da DH e a menos agregados. Quando os ratinhos receberam o vetor viral no momento em que os sintomas estavam a começar, mostraram melhorias claras. Mas mesmo quando administrado após os sintomas estarem estabelecidos, pareceu haver benefícios significativos.

Isto sugere que, mesmo após o início da doença, visar o próprio gene da DH pode ainda fazer a diferença.

Olhando para o futuro

Este estudo mostra que a edição do gene da huntingtina com um sistema CRISPR de autoinativação pode reduzir a proteína tóxica, melhorar os sintomas e prolongar a esperança de vida em ratinhos com DH — mesmo quando o tratamento começa após o início da doença. Estes resultados realçam o potencial da edição genética para visar a causa raiz da doença de Huntington de uma forma duradoura.

No entanto, subsistem vários desafios fundamentais antes que esta abordagem possa ser utilizada em pessoas. Garantir a segurança é fundamental, uma vez que edições não pretendidas no ADN podem ter consequências graves nos seres humanos. A entrega de ferramentas de edição genética em todo o cérebro humano — que é cerca de 1.000 vezes maior do que o cérebro de um ratinho — continua também a ser um grande obstáculo. Além disso, a maioria das pessoas com DH possui uma cópia saudável e uma cópia mutante do gene, pelo que é necessário desenvolver terapias que visem apenas a versão prejudicial. Por fim, a passagem de experiências bem-sucedidas em ratinhos para tratamentos seguros e eficazes em seres humanos requer muitos passos científicos e regulamentares adicionais.

Em conjunto, estas descobertas representam um importante passo em frente, ao mesmo tempo que sublinham que é necessário mais trabalho antes que as terapias baseadas em CRISPR se possam tornar uma realidade para as pessoas com DH.

Resumo

• A doença de Huntington é causada por um único gene defeituoso — o que a torna uma forte candidata a terapias de edição genética como o CRISPR.
• Os investigadores utilizaram “tesouras moleculares” CRISPR para cortar e interromper o gene da huntingtina mutante diretamente no cérebro.
• A equipa desenvolveu um sistema CRISPR de autoinativação que se desliga após a edição, melhorando a segurança.
• Esta abordagem reduziu os níveis de proteína tóxica em até 90 % e melhorou o movimento, o comportamento e a esperança de vida em ratinhos com DH.
• Foram observados benefícios mesmo quando o tratamento foi administrado após o início dos sintomas, realçando o potencial para terapias duradouras que visam a causa raiz da DH.