Uma estrada menos percorrida: como produzir menos huntingtina pode alterar a instabilidade somática e pode atrasar os sintomas

Um mistério que muitos cientistas acreditam ser a chave para curar a DH é a sua enigmática idade de início. Embora as pessoas com DH tenham o gene expandido desde o nascimento, geralmente só desenvolvem sintomas mais tarde, o que sugere que algo mau está a acontecer por baixo da superfície! Uma explicação, que ganhou bastante força nos últimos anos, é um processo chamado instabilidade somática, em que a expansão se agrava ao longo da vida da pessoa. Um trabalho recente do laboratório do Dr. Jeff Carroll, na Universidade de Washington, investigou várias técnicas genéticas para perceber o que causa a instabilidade somática e se as terapêuticas que reduzem a huntingtina a podem abrandar.

Uma repetição instável

Para compreender a instabilidade somática, vamos rever brevemente como funcionam os genes. Normalmente, genes como a huntingtina, ou HTT, são copiados para produzir moléculas mensageiras, chamadas mRNA, através de um processo conhecido como transcrição. Estas mensagens genéticas podem depois ser usadas como molde para produzir proteínas através de outro processo chamado tradução.

No entanto, na DH, o gene HTT contém letras genéticas extra (C-A-G) que se repetem demasiadas vezes, fazendo com que a sua mensagem de mRNA produza uma proteína anormal. Em algumas células, estes CAG repetidos podem crescer ainda mais ao longo da vida de alguém, dando origem a mRNA cada vez mais repetitivo. Quando os sintomas surgem, estas repetições CAG podem ter crescido até às centenas em certas células. A repetição CAG em expansão contínua no HTT, chamada instabilidade somática, é uma das principais teorias para explicar por que razão o início da DH costuma ser adiado até à idade adulta.

Muitos ensaios clínicos em curso estão focados em reduzir a quantidade de HTT produzida a partir do gene defeituoso. No entanto, não é claro se baixar os níveis de HTT vai abrandar o crescimento da repetição CAG no gene HTT. Embora a instabilidade somática seja um grande suspeito por causar o início tardio da DH, continua a ser apenas uma correlação. Ainda assim, vale certamente a pena investigar o que a causa e se as terapias que reduzem a HTT, que já estão em ensaios clínicos, a podem influenciar.

Reduzir a huntingtina

Num novo estudo, uma equipa da Universidade de Washington testou se a redução de HTT afeta a instabilidade somática. Com base em trabalhos anteriores, tinham usado um tipo de terapia chamado Oligonucleótidos Antissenso (ASOs), que se ligam ao mRNA e o enviam para o “caixote do lixo” da célula, para baixar os níveis de HTT em ratinhos. Deram seguimento a estas experiências e descobriram que os ASOs também reduziram o crescimento das repetições CAG em cerca de 50 %. Isto são boas notícias, porque vários ensaios clínicos em curso já estão a investigar ASOs.

Embora a capacidade dos ASOs para reduzir os níveis de mRNA alvo seja bem conhecida, os investigadores ficaram surpreendidos por isso ter travado o crescimento de CAGs no gene HTT. Suspeitaram que os ASOs também poderiam interferir com o mRNA na sua origem — um processo chamado transcrição. Trabalhos recentes de outros grupos relacionaram as taxas de transcrição com o crescimento de CAGs, de tal forma que quanto mais o gene HTT é usado para produzir mRNA, mais rapidamente os CAGs se acumulam. Esta hipótese levou a equipa a investigar exatamente como é que os ASOs estavam a abrandar o crescimento dos CAGs.

Os investigadores consideraram duas formas possíveis de os ASOs poderem estar a abrandar a instabilidade somática.

1. A própria proteína HTT era responsável pela instabilidade somática e, ao reduzir a produção de HTT, os ASOs reduziram a instabilidade somática.
2. O processo de ativar o gene HTT estava a causar instabilidade somática e, ao reduzir a transcrição, os ASOs reduziram a instabilidade somática.

Para descobrir como é que os ASOs poderiam afetar a instabilidade somática, os investigadores injetaram uma molécula semelhante em ratinhos, chamada siRNA, que reduz a proteína HTT mas não afeta a transcrição. Quando os níveis de proteína HTT foram reduzidos usando siRNA, não observaram qualquer efeito na instabilidade somática. Isto não significa que o siRNA não estivesse a ter um efeito benéfico, apenas que o siRNA não estava a reduzir a instabilidade somática nas células que a equipa analisou. No entanto, isto indica que os ASOs estão a abrandar o crescimento dos CAG ao interferirem com a transcrição, e não por reduzirem os níveis de proteína.

Menos entregas, menos buracos?

Para visualizar a diferença entre siRNA e ASOs, imagina o gene HTT como uma estrada antiga percorrida por camiões TIR a fazer entregas, e as encomendas representam mensagens de mRNA. A cada ano que a estrada é percorrida, os buracos e as fendas agravam-se, tal como a repetição CAG do HTT se agrava quanto mais é usada para produzir proteína. Reduzir os níveis de HTT com siRNA é como reduzir o número de encomendas, mas o mesmo número de camiões continua na estrada — só que vão mais vazios! Os ASOs, por outro lado, reduzem o número de camiões, e menos camiões significa menos desgaste na estrada e, assim, um crescimento mais lento dos CAG.

Os investigadores tentaram uma abordagem mais direta para testar a ligação entre instabilidade somática e transcrição. Recorrem a um modelo de ratinho geneticamente modificado de DH em que a transcrição de HTT pode ser ligada ou desligada, como um interruptor, adicionando um químico especial à água que bebem. Em ratinhos em que a transcrição de HTT foi desligada, observaram que a instabilidade somática abrandava. Além disso, quanto mais tempo a transcrição de HTT se manteve desligada, menos cresceram as repetições CAG. Estes resultados, juntamente com as experiências com ASOs, forneceram boas evidências de que a transcrição era parcialmente responsável pela instabilidade somática.

Bloqueios com dedos de zinco

Embora ligar ou desligar o HTT ao adicionar um químico à água de beber pareça fantástico, isso só funciona neste tipo específico de ratinhos geneticamente modificados — que, infelizmente, não somos! Por isso, os investigadores recorreram a uma abordagem mais prática usando Proteínas de Dedos de Zinco (ZFPs), que são proteínas geneticamente modificadas que se ligam diretamente às repetições CAG e bloqueiam a transcrição. Na nossa analogia, as ZFPs são como enormes bloqueios de estrada que cortam o trânsito. Se os camiões de entregas a circular pela estrada (representando a transcrição) estiverem a fazer com que os buracos se agravem (crescimento de CAG), então parar o trânsito deverá abrandar a instabilidade somática.

Para testar as ZFPs, usaram um vírus para entregar as instruções do seu DNA no cérebro dos ratinhos. Um lado do cérebro do ratinho recebeu uma versão da ZFP que se agarra à repetição CAG e desliga a transcrição, e o outro lado recebeu uma versão da ZFP que se liga ao HTT mas não desliga a transcrição. As ZFPs que bloqueiam a transcrição mostraram uma impressionante redução de 70 % na instabilidade somática. Surpreendentemente, as ZFPs que se ligam ao HTT mas não bloqueiam a transcrição ainda assim tiveram uma redução modesta de 42 % na instabilidade somática. Isto são boas notícias porque desligar completamente a transcrição de HTT pode ser inseguro, já que o HTT continua a desempenhar funções importantes dentro das células cerebrais. Por isso, manter o HTT parcialmente ativo enquanto se abranda a instabilidade somática pode representar uma abordagem terapêutica mais segura.

Direções terapêuticas

Em conjunto, estes resultados mostram que reduzir a transcrição de HTT não só diminui a quantidade de proteína HTT tóxica na célula, como também pode abrandar o crescimento dos CAG. Embora abrandar o crescimento dos CAG pareça um grande triunfo, é importante voltar a sublinhar que ainda não sabemos com certeza se a instabilidade somática está a causar o início da doença — é apenas uma pista promissora! Além disso, reduzir a transcrição de HTT, que foi associada ao abrandamento da instabilidade somática, pode causar problemas totalmente não relacionados na célula. Na nossa analogia, bloquear as entregas de encomendas impediria a formação de buracos, mas também iria certamente criar um grupo furioso de clientes à espera das suas encomendas!

Os ensaios clínicos com ASOs já estão em curso, e estão a ser desenvolvidas terapias baseadas em ZFP. Embora haja muito espaço para otimismo, há algumas ressalvas importantes. Antes de mais, os ratinhos usados nestas experiências são geneticamente modificados com uma mutação de repetição CAG extrema, porque de outra forma não mostrariam sintomas devido à sua curta esperança de vida. E se estas terapias se vão traduzir de forma eficaz ou segura para humanos é outra grande incógnita. Por exemplo, embora ASOs e ZFPs possam ser tolerados durante a vida muito curta de um ratinho, não sabemos a segurança nem a eficácia a longo prazo em humanos. Seja como for, vamos acompanhar de perto cada desenvolvimento e partilhar novidades assim que forem divulgadas!

Resumo

• As repetições CAG no gene HTT continuam a expandir-se ao longo da vida, e esta instabilidade somática pode contribuir para o início tardio da DH.
• Os tratamentos com ASO abrandam a expansão das repetições ao reduzir a transcrição de HTT, e não apenas os níveis de proteína HTT.
• Várias experiências, incluindo siRNA, transcrição comutável e Proteínas de Dedos de Zinco, confirmam que menos transcrição de HTT significa menos crescimento de CAG.
• As terapias que têm como alvo a transcrição parecem promissoras, mas ainda não é claro se abrandar a instabilidade somática vai alterar o início da DH em humanos.

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Supressão da instabilidade somática na Doença de Huntington por repressão transcricional e ligação direta às repetições CAG