Você já ouviu sobre doenças priônicas que atacam os neurônios? Tratam-se de desordens neurodegenerativas raras e mortais causadas por proteínas malformadas que se aglomeram e destroem neurônios. Entre essas doenças, a doença de Creutzfeldt-Jakob é uma das mais conhecidas, um tipo de Encefalopatia Espongiforme Transmissível (EET) que acomete os humanos.
Recentemente, uma nova ferramenta molecular foi desenvolvida para combater essas condições devastadoras: o sistema CHARM (coupled histone tail for autoinhibition release of methyltransferase, em português “cauda de histona acoplada para liberação de auto inibição de metiltransferase”).
CHARM é um sistema de edição molecular pequeno o suficiente para ser entregue ao cérebro e que desativa a produção de proteínas causadoras de doenças priônicas. Ele funciona modificando o epigenoma, um conjunto de marcas químicas anexadas ao DNA que afetam a atividade dos genes. Em estudos realizados em camundongos, o CHARM conseguiu silenciar o gene responsável pela produção das proteínas prejudiciais, sem alterar a sequência genética, em quase todos os neurônios do cérebro.
O sistema CHARM representa um avanço significativo na medicina porque aborda desafios enfrentados por sistemas anteriores de edição epigenética. Essa edição modifica marcas químicas no DNA ou nas proteínas associadas, sem alterar a sequência genética, para controlar a expressão dos genes. Uma das principais vantagens é a redução da toxicidade associada a essas ferramentas. Além disso, o CHARM consegue ser entregue às células sem comprometer sua potência.
Os príons, proteínas que se dobram de maneira errada, são a causa subjacente de doenças priônicas. Essas proteínas formam aglomerados que destroem neurônios, resultando em condições fatais como a insônia familiar fatal, uma doença genética rara que impede as pessoas de dormirem e eventualmente leva à morte.
Até agora, as doenças priônicas são incuráveis, mas existem medicamentos conhecidos como oligonucleotídeos antisense (ASOs, do inglês antisense oligonucleotide) que têm mostrado algum potencial. Esses medicamentos são moléculas curtas e de fita simples que se ligam a sequências defeituosas de RNA mensageiro e modulam a expressão de proteínas. Estudos anteriores em camundongos infectados com prions malformados mostraram que os ASOs podem reduzir a expressão dessas proteínas e prolongar a vida dos animais. No entanto, esses medicamentos exigem várias injeções para produzir um efeito terapêutico de longo prazo e podem causar efeitos adversos, como danos ao fígado.
Em 2021, o bioquímico Jonathan Weissman e sua equipe no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram o CRISPRoff, uma ferramenta de edição que adiciona um grupo metil ao DNA, reduzindo a atividade do gene sem alterar o genoma. O grupo metil é uma unidade química composta por um átomo de carbono ligado a três átomos de hidrogênio (CH3), frequentemente adicionada a moléculas, como o DNA, para modificar sua atividade e função.
No entanto, a ferramenta não podia ser entregue aos neurônios porque seus componentes genéticos eram muito grandes para caber em um vírus adeno-associado (AAV), um vetor comum para terapias genéticas. A principal dificuldade era a entrega da ferramenta.
Para superar esse desafio, Weissman e seus colegas desenvolveram o CHARM, que usa proteínas chamadas dedos de zinco para se guiar até os genes-alvo. Essas proteínas são pequenas o suficiente para serem entregues em um vetor AAV, ou vírus adeno-associado, que é um vírus modificado usado para entregar material genético terapêutico a células-alvo no tratamento de diversas doenças.
O CHARM foi ajustado para recrutar e ativar componentes das DNA metiltransferases, moléculas encontradas dentro das células que adicionam grupos metil ao DNA, alterando a expressão gênica. Isso reduz os efeitos tóxicos associados à adição de moléculas externas, permitindo uma intervenção mais segura e eficaz.
Quando os pesquisadores entregaram o CHARM aos neurônios dos cérebros de camundongos saudáveis, observaram uma redução de mais de 80% na expressão da proteína prion em todo o cérebro, uma redução muito maior do que o nível mínimo necessário para produzir um efeito terapêutico. Além disso, o CHARM foi projetado para se desligar após concluir seu trabalho de silenciamento gênico, evitando a replicação descontrolada e possíveis efeitos colaterais.
A equipe por trás do CHARM inclui Sonia Vallabh e seu marido, Eric Vallabh Minikel, cientistas especializados em prions no Broad Institute do MIT e Harvard. Vallabh herdou a mutação responsável pela insônia familiar fatal e, há doze anos, ela e Minikel mudaram de carreira para investigar tratamentos para a doença. Vallabh expressou um grande otimismo com o CHARM, destacando a rapidez com que novas abordagens podem ser desenvolvidas com a equipe certa. Segundo ela, o progresso foi incrível: “Foi apenas dois anos e um mês atrás que abordamos Jonathan com a ideia de trabalhar juntos, e aqui estamos”.
Cuidando dos neurônios no futuro
Além de combater doenças priônicas, o CHARM tem potencial para tratar outras doenças causadas pelo acúmulo de proteínas anormais, como Parkinson e Alzheimer. Weissman ressalta que o silenciamento epigenético pode funcionar para a maioria dos genes, embora não para todos. Jacob Goell, pesquisador que desenvolve ferramentas de edição do epigenoma na Universidade Rice, está otimista de que o CHARM um dia chegará às clínicas, mas destaca a necessidade de mais estudos para avaliar como a ferramenta e as mudanças que ela provoca interagem com a maquinaria genética das células, especialmente a longo prazo.
O próximo passo crucial é investigar como o CHARM funcionará em um vetor AAV que possa direcionar neurônios no cérebro humano. Esse é o grande desafio a ser superado para que o CHARM possa ser usado em tratamentos clínicos.
A inovação representada pelo CHARM marca um avanço promissor para preservação dos neurônios na luta contra doenças cerebrais devastadoras, podendo revolucionar o tratamento de doenças neurodegenerativas.
Fonte: Nature
