O sucesso precoce da edição de genes é uma promessa para a prevenção de doenças hereditárias

O sucesso precoce da edição de genes é uma promessa para a prevenção de doenças hereditárias

Cientistas alcançam primeiro reparo seguro de mutação de gene único em embriões humanos

LA JOLLA - Os cientistas corrigiram, pela primeira vez, uma mutação causadora de doenças em embriões humanos em estágio inicial com edição de genes. A técnica, que usa o sistema CRISPR-Cas9, corrigiu a mutação de uma condição cardíaca no estágio inicial do desenvolvimento embrionário, para que o defeito não fosse transmitido às gerações futuras.

A obra, descrita em Natureza em 2 de agosto de 2017, é uma colaboração entre o Salk Institute, a Oregon Health and Science University (OHSU) e o Korea's Institute for Basic Science e pode abrir caminho para melhores resultados de fertilização in vitro (FIV), bem como eventuais curas para alguns dos as milhares de doenças causadas por mutações em genes únicos.

“Graças aos avanços nas tecnologias de células-tronco e edição de genes, estamos finalmente começando a abordar mutações causadoras de doenças que afetam potencialmente milhões de pessoas”, diz Juan Carlos Izpisua Belmonte, professor do Laboratório de Expressão Gênica de Salk e autor correspondente do artigo. “A edição de genes ainda está em sua infância, portanto, embora esse esforço preliminar tenha sido considerado seguro e eficaz, é crucial que continuemos a proceder com o máximo de cautela, prestando a maior atenção às considerações éticas”.

Embora as ferramentas de edição de genes tenham o poder de curar potencialmente várias doenças, os cientistas procederam com cautela, em parte para evitar a introdução de mutações não intencionais na linhagem germinativa (células que se tornam óvulos ou espermatozóides). Izpisua Belmonte é o único qualificado para falar sobre a ética da edição do genoma em parte porque, como membro do comitê de edição genética humana das Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina, ajudou a criar o roteiro de 2016 “Edição do Genoma Humano: Ciência, Ética e Governança. A pesquisa no estudo atual está em total conformidade com as recomendações feitas nesse documento e segue rigorosamente as diretrizes estabelecidas pelo Conselho de Revisão Institucional da OHSU e comitês ad hoc adicionais criados para revisão científica e ética.

A cardiomiopatia hipertrófica (CMH) é a causa mais comum de morte súbita em jovens atletas saudáveis ​​e afeta aproximadamente 1 em 500 pessoas em geral. É causada por uma mutação dominante no MYBPC3 gene, mas muitas vezes passa despercebido até que seja tarde demais. Como as pessoas com uma cópia mutante do MYBPC3 gene têm 50 por cento de chance de passá-lo para seus próprios filhos, sendo capaz de corrigir a mutação em embriões preveniria a doença não apenas em crianças afetadas, mas também em seus descendentes.

Os pesquisadores geraram células-tronco pluripotentes induzidas a partir de uma biópsia de pele doada por um homem com HCM e desenvolveram uma estratégia de edição de genes baseada no CRISPR-Cas9 que visaria especificamente a cópia mutante do MYBPC3 gene para reparo. O alvo mutante MYBPC3 gene foi cortado pela enzima Cas9, permitindo que os próprios mecanismos de reparo de DNA das células do doador consertem a mutação durante a próxima rodada de divisão celular usando uma sequência de DNA sintética ou a cópia não mutada de MYBPC3 gene como modelo.

Usando técnicas de fertilização in vitro, os pesquisadores injetaram os componentes de edição de genes de melhor desempenho em óvulos de doadores saudáveis ​​recém-fertilizados com o esperma do doador. Em seguida, eles analisaram todas as células nos embriões iniciais em resolução de célula única para ver com que eficácia a mutação foi reparada.

Os cientistas ficaram surpresos com o quão seguro e eficiente era o método. Não apenas uma alta porcentagem de células embrionárias foi reparada, mas também a correção de genes não induziu nenhuma mutação fora do alvo detectável e instabilidade do genoma - grandes preocupações para a edição de genes. Além disso, os pesquisadores desenvolveram uma estratégia robusta para garantir que o reparo ocorresse de forma consistente em todas as células do embrião. (Reparos irregulares podem fazer com que algumas células continuem a carregar a mutação.)

“Embora a taxa de sucesso em células de pacientes cultivadas em uma placa tenha sido baixa, vimos que a correção do gene parece ser muito robusta em embriões dos quais uma cópia do MYBPC3 gene está mutado”, diz Jun Wu, um cientista da equipe Salk e um dos primeiros autores do artigo. Isso ocorreu em parte porque, após o corte enzimático mediado por CRISPR-Cas9 da cópia do gene mutante, o embrião iniciou seus próprios reparos. Em vez de usar o modelo de DNA sintético fornecido, a equipe descobriu, surpreendentemente, que o embrião usava preferencialmente a cópia saudável disponível do gene para reparar a parte mutante. “Nossa tecnologia repara com sucesso a mutação genética causadora da doença, aproveitando uma resposta de reparo do DNA exclusiva dos embriões iniciais”, diz Wu.

Izpisua Belmonte e Wu enfatizam que, embora promissores, esses resultados são muito preliminares e mais pesquisas precisam ser feitas para garantir que nenhum efeito indesejado ocorra.

“Nossos resultados demonstram o grande potencial da edição de genes embrionários, mas devemos continuar a avaliar de forma realista os riscos, bem como os benefícios”, acrescenta Izpisua Belmonte.

O trabalho futuro continuará a avaliar a segurança e a eficácia do procedimento e a eficácia da técnica com outras mutações.

Outros autores incluídos: Keiichiro Suzuki do Salk Institute; Hong Ma, Nuria Marti-Gutierrez, Yeonmi Lee, Amy Koski, Dongmei Ji, Tomonari Hayama, Riffat Ahmed, Hayley Darby, Crystal Van Dyken, Ying Li, Eunju Kang, David Battaglia, Sacha A. Krieg, David M. Lee, Diana H. Wu, Don P. Wolf, Stephen B. Heitner, Paula Amato, Sanjiv Kaul e Shoukhrat Mitalipov de Universidade de Saúde e Ciência de Oregon; Sang-Wook Park, A-Reum Park, Sang-Tae Kim e Jin-Soo Kim de Instituto de Ciência Básica da Coreia; Daesik Kim de Universidade Nacional de Seul; e Jianhui Gong, Ying Gu e Xun Xu de BGI, China.

O trabalho foi financiado por: Oregon Health and Science University, the Instituto de Ciências Básicas, G. Harold e Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Fundação Moxie, Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust e Governo Municipal de Shenzhen da China.