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Edição Genética: Um Futuro Esperançoso para Doenças Oculares

Edição genética oferece tratamentos promissores pra desordens hereditárias da retina e perda de visão.

Spencer C. Wei, Aaron J. Cantor, Jack Walleshauser, Rina Mepani, Kory Melton, Ashil Bans, Prachi Khekare, Suhani Gupta, Jonathan Wang, Craig Soares, Radwan Kiwan, Jieun Lee, Shannon McCawley, Vihasi Jani, Weng In Leong, Pawan K. Shahi, Jean Chan, Pierre Boivin, Peter Otoupal, Bikash R. Pattnaik, David M. Gamm, Krishanu Saha, Benjamin G. Gowen, Mary Haak-Frendscho, Mary J. Janatpour, Adam P. Silverman

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Edição Genética parece coisa de filme de ficção científica, mas na real é só cientistas fazendo mudanças super precisas no DNA. O DNA é como um livro de receitas pra nossos corpos. Se tem um erro na receita, o prato pode não sair certo. Em alguns casos, esses erros podem levar a doenças sérias. Uma área onde a edição genética tá sendo bem explorada é no tratamento de doenças oculares.

O Que São Endonucleases Cas9?

No coração da edição genética tá uma ferramenta chamada Cas9. Pense nela como uma tesoura que corta o DNA em lugares específicos. Mas ao invés de usar pra papel, os cientistas usam pra cortar o DNA nas nossas células. A Cas9 não trabalha sozinha; ela precisa de uma ajudante chamada RNA guia (gRNA) pra encontrar o lugar exato no DNA onde deve cortar. Depois que a Cas9 corta o DNA, a célula tenta consertar, às vezes fazendo erros que podem ajudar a corrigir problemas.

A Necessidade de Soluções Melhores

Os cientistas descobriram que algumas doenças são causadas por errinhos no DNA chamados Mutações pontuais, que são como mudar uma letra em um livro de receitas. Essas mutações podem fazer os genes não funcionarem direito, o que pode causar problemas de visão. A boa notícia é que os cientistas tão criando novas formas de consertar essas mutações, que podem fazer uma real diferença pra quem tem doenças oculares.

O Olho: Um Lugar Especial pra Terapia Genética

O olho tem algumas características únicas que fazem dele um bom candidato pra terapia genética. Primeiro, ele não é tão bom em se defender de invasores externos como outras partes do corpo, o que faz dele um lugar “amigável” pra tratamentos. Além disso, injetar remédio direto no olho permite um tratamento bem específico. Mas, tratar doenças oculares herdadas pode ser complicado.

O Que São Distúrbios Retinais Herdados (IRDs)?

Distúrbios retinais herdados (IRDs) são condições que afetam a retina e são passadas de pais pra filhos. Podem ser causados por vários problemas nos nossos genes. Algumas pessoas podem perder a visão porque os genes não tão funcionando direito, seja por não fazerem o trabalho ou por fazerem demais. Exemplos de IRDs incluem a doença de Stargardt e a síndrome de Usher.

Tipos de Mutações e Seus Efeitos

Existem dois tipos principais de mutações que podem causar doenças oculares:

  1. Mutações de perda de função: Nesses casos, o gene não tá funcionando como deveria, tipo uma lâmpada que queimou. Isso pode levar a condições como a doença de Stargardt.

  2. Mutações de ganho de função: Essas mutações fazem o gene fazer coisas que não deveria, como uma lâmpada que pisca demais. Um exemplo disso são algumas formas de Retinite Pigmentosa.

Tratamentos Atuais para IRDs

Uma forma de tratar essas condições herdadas é através da terapia de substituição genética. Isso envolve dar ao paciente uma cópia funcional do gene que não tá funcionando direito. Um tratamento chamado Luxterna, por exemplo, foi aprovado pra um tipo específico de cegueira hereditária. Porém, nem todas as doenças oculares podem ser tratadas assim porque alguns genes são grandes demais pra caber nas ferramentas de entrega que os cientistas usam.

Entra a Edição Genética

A edição genética oferece uma nova abordagem pra tratar IRDs. Ao consertar diretamente os erros no DNA, os cientistas esperam restaurar a função normal. Existem maneiras diferentes de fazer a edição genética. Por exemplo:

  • NHEJ (União de Extremidades Não Homólogas): Esse método causa uma quebra de dupla fita no DNA. Quando o DNA é consertado, pode introduzir pequenas mudanças que podem desativar um gene que não tá funcionando bem.

  • Edição de Base: Essa é uma técnica mais precisa que pode mudar uma letra do DNA pra outra sem fazer uma quebra de dupla fita. É como mudar uma letra na receita ao invés de rasgar uma página do livro.

Testes e Desafios

Os cientistas primeiro testam esses métodos em modelos animais, geralmente camundongos. Mas, os olhos dos camundongos são bem diferentes dos olhos humanos, o que pode ser um problema. Pra simular melhor as condições humanas, os pesquisadores também começaram a usar animais maiores como porcos, que têm olhos mais parecidos com os dos humanos.

Entrega dos Editores Genéticos

Existem várias maneiras de entregar os editores genéticos no olho. Um método comum é usar vetores virais, como o AAV (vírus adeno-associado), que é frequentemente usado pra carregar terapias gênicas. Porém, esses métodos vêm com desafios, como respostas imunes e possíveis danos à retina.

Outra abordagem sendo estudada envolve usar nanopartículas lipídicas pra entregar mRNA que codifica as ferramentas de edição gênica. Embora empolgante, esse método tem suas próprias limitações neste momento.

O Processo de Pesquisa

Em um estudo recente, os cientistas borrifaram esses editores genéticos diretamente na retina de camundongos e porcos. Eles usaram complexos de ribonucleoproteínas (RNP), que são os editores genéticos e o RNA guia combinados.

O Que Eles Encontraram?

Depois de injetar os RNPs, os pesquisadores checaram como os editores genéticos funcionaram. Eles descobriram que os editores podiam modificar eficientemente as células-alvo na retina. No entanto, a equipe também notou algumas diferenças em como os editores funcionaram em camundongos vs. porcos, o que pode afetar estudos futuros.

Segurança e Efeitos Colaterais

Qualquer tratamento novo traz a preocupação com a segurança. Nesses estudos, os pesquisadores procuraram sinais de inflamação ou danos à retina. Eles notaram alguns problemas menores, mas, no geral, os tratamentos foram bem tolerados. Isso é encorajador, mas significa que mais estudos vão ser necessários pra garantir a segurança a longo prazo.

Avançando: O Futuro da Terapia Genética para Doenças Oculares

O objetivo dessa pesquisa é se aproximar de aplicações clínicas. À medida que os cientistas aprendem mais sobre como editar genes de forma segura e eficaz, há potencial pra novos tratamentos pra pessoas que sofrem de distúrbios retinais herdados.

Lições Aprendidas

A pesquisa revelou várias lições importantes, como:

  1. Métodos de edição genética diferentes podem ser mais adequados pra tipos diferentes de mutações.
  2. Modelos animais grandes podem dar melhores insights sobre como essas terapias vão funcionar em humanos.
  3. Entender como entregar eficientemente os editores genéticos é crucial pra um tratamento bem-sucedido.

Conclusão

Enquanto edição genética pode parecer mágica, tá firmemente enraizada no avanço da ciência. A capacidade de editar genes pra tratar doenças oferece esperança pra muitos indivíduos lutando contra distúrbios retinais herdados. Com a pesquisa contínua, talvez um dia vejamos tratamentos eficazes que podem prevenir a cegueira e restaurar a visão.

Então, da próxima vez que alguém mencionar edição genética, lembre-se: não é só ciência; é um pouco de mágica no mundo da medicina!

Fonte original

Título: Evaluation of subretinally delivered Cas9 ribonucleoproteins in murine and porcine animal models highlights key considerations for therapeutic translation of genetic medicines

Resumo: Genetic medicines, including CRISPR/Cas technologies, extend tremendous promise for addressing unmet medical need in inherited retinal disorders and other indications; however, there remain challenges for the development of therapeutics. Herein, we evaluate genome editing by engineered Cas9 ribonucleoproteins (eRNP) in vivo via subretinal administration using mouse and pig animal models. Subretinal administration of adenine base editor and double strand break-inducing Cas9 nuclease eRNPs mediate genome editing in both species. Editing occurs in retinal pigmented epithelium (RPE) and photoreceptor cells, with favorable tolerability in both species. Using transgenic reporter strains, we determine that editing primarily occurs close to the site of administration, within the bleb region associated with subretinal injection. Our results show that subretinal administration of eRNPs in mice mediates base editing of up to 12% of the total neural retina, with an average rate of 7% observed at the highest dose tested. In contrast, a substantially lower editing efficiency was observed in minipigs; even with direct quantification of only the treated region, a maximum base editing rate of 1.5%, with an average rate of

Autores: Spencer C. Wei, Aaron J. Cantor, Jack Walleshauser, Rina Mepani, Kory Melton, Ashil Bans, Prachi Khekare, Suhani Gupta, Jonathan Wang, Craig Soares, Radwan Kiwan, Jieun Lee, Shannon McCawley, Vihasi Jani, Weng In Leong, Pawan K. Shahi, Jean Chan, Pierre Boivin, Peter Otoupal, Bikash R. Pattnaik, David M. Gamm, Krishanu Saha, Benjamin G. Gowen, Mary Haak-Frendscho, Mary J. Janatpour, Adam P. Silverman

Última atualização: 2024-12-31 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.30.630799

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.30.630799.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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