Avanços nos Tratamentos e Pesquisas da Fibrose Cística
Novas estratégias buscam melhorar os resultados para pacientes com fibrose cística que têm mutações específicas.
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Índice
- Tratamentos Atuais para Fibrose Cística
- Variantes Genéticas na Fibrose Cística
- Nova Pesquisa sobre o mRNA de CFTR
- Entendendo Culturas Celulares na Pesquisa
- Edição Genética para Melhores Resultados
- Uso de Oligonucleotídeos Antissenso (ASOs)
- Medindo Níveis de RNA e Proteína
- Funcionalidade da Proteína Truncada
- Testes em Modelos Celulares Complexos
- Implicações Terapêuticas
- Direções Futuras
- Fonte original
- Ligações de referência
Fibrose cística (FC) é uma doença genética séria que afeta vários órgãos do corpo, principalmente os pulmões e o pâncreas. É causada por mudanças em um gene específico que é responsável por produzir uma Proteína chamada CFTR. Essa proteína tem um papel crucial em regular o movimento de sal e água dentro e fora das células. Quando esse gene tem Mutações, pode causar o engrossamento do muco nos pulmões, resultando em infecções persistentes e problemas respiratórios, além de questões com a digestão.
Tratamentos Atuais para Fibrose Cística
Por muitos anos, os tratamentos disponíveis para pessoas com fibrose cística focavam principalmente em controlar os sintomas. Os pacientes muitas vezes precisavam tomar enzimas digestivas para ajudar na digestão, praticar técnicas para limpar o muco dos pulmões e usar antibióticos para combater infecções pulmonares. No entanto, os cientistas têm avançado bastante na busca de novos tratamentos que visam tratar a causa raiz da doença.
Recentemente, uma nova classe de medicamentos chamada moduladores de CFTR foi desenvolvida. Esses remédios buscam melhorar a função da proteína CFTR defeituosa, aumentando seu movimento até a membrana celular e ajudando-a a funcionar corretamente.
Variantes Genéticas na Fibrose Cística
O gene CFTR pode ter muitas mutações diferentes, e, de acordo com relatos recentes, mais de 800 variantes foram identificadas. Dessas, cerca de 719 são conhecidas por causar fibrose cística. A maioria das pessoas com fibrose cística poderia se beneficiar de tratamentos que atacam os problemas subjacentes causados por essas mutações genéticas. No entanto, uma pequena porcentagem de pacientes tem tipos de mutações que as terapias atuais não atendem.
Nova Pesquisa sobre o mRNA de CFTR
Pesquisas recentes descobriram uma forma rara de mRNA CFTR produzida a partir de uma dessas mutações, chamada W1282X. Este mRNA especial, chamado e22 trunc, para em um ponto incomum no gene e não é decomposto pelo corpo tão rapidamente quanto outras formas de mRNA CFTR. Notavelmente, esse mRNA pode levar à produção de uma versão encurtada da proteína CFTR que ainda tem alguma função.
Os pesquisadores descobriram que, quando usam ferramentas específicas para bloquear certas partes do processamento do gene, conseguem aumentar os níveis desse mRNA e22 trunc. Esse aumento de mRNA e22 trunc também leva a níveis mais altos da proteína truncada, que pode ser mais eficaz quando combinada com medicamentos moduladores de CFTR.
Entendendo Culturas Celulares na Pesquisa
Vários tipos de células são usados em laboratórios para estudar a fibrose cística, incluindo uma linha de células epiteliais das vias aéreas conhecida como 16HBE14o. Os pesquisadores também trabalham com células derivadas do epitélio brônquico humano e células intestinais. Essas culturas celulares são essenciais para experimentos que testam novos tratamentos.
Edição Genética para Melhores Resultados
Cientistas usaram uma técnica chamada CRISPR para editar genes nessas linhas celulares e produzir variações que imitam a mutação encontrada em pacientes com fibrose cística. Essa edição permite que os pesquisadores estudem como diferentes mutações afetam a função da proteína CFTR e avaliem potenciais tratamentos.
ASOs)
Uso de Oligonucleotídeos Antissenso (Oligonucleotídeos antissenso (ASOs) são pequenos pedaços de DNA projetados para se ligar a moléculas de RNA específicas. Nesse contexto, os ASOs são criados para bloquear a fusão de certos éxons no gene CFTR. Ao impedir que essa fusão aconteça, os pesquisadores buscam promover a produção do mRNA e22 trunc. O objetivo é incentivar o uso de locais de processamento alternativos no gene, o que pode ajudar a superar alguns dos desafios impostos pelas mutações.
Medindo Níveis de RNA e Proteína
Para avaliar os efeitos dos tratamentos com ASO, os pesquisadores medem os níveis de mRNA e proteína produzidos nas células. Técnicas como PCR digital em gotículas (ddPCR) e Western blotting são comumente empregadas para quantificar esses níveis. Os pesquisadores observaram que os tratamentos com ASO aumentam significativamente os níveis do mRNA e22 trunc e da proteína correspondente.
Funcionalidade da Proteína Truncada
A forma truncada da proteína CFTR produzida a partir do mRNA e22 trunc mantém algumas características importantes. Quando testada, essa proteína mostrou que ainda pode realizar certas funções, embora em um nível inferior em comparação com a proteína de comprimento total. É aqui que os moduladores de CFTR entram em cena, pois podem aumentar a atividade da proteína truncada, tornando-a uma opção terapêutica mais viável para pacientes com mutações específicas.
Testes em Modelos Celulares Complexos
Os pesquisadores testaram essa abordagem usando modelos celulares mais complexos que imitam a estrutura das vias aéreas encontradas em humanos, conhecidos como culturas de interface ar-líquido (ALI). Esses modelos são mais desafiadores para a entrega de medicamentos, mas fornecem uma representação mais precisa de como os tratamentos poderiam funcionar em pacientes reais.
Nesses modelos, os ASOs foram aplicados por um período prolongado para garantir quantidades suficientes de mRNA e22 trunc e proteína produzidas. Após o tratamento, os pesquisadores avaliaram quão bem as células estavam funcionando, especialmente em termos de transporte de cloreto - a atividade crucial que a CFTR deve regular.
Implicações Terapêuticas
As descobertas sugerem que, ao aumentar os níveis de mRNA e22 trunc e da proteína correspondente, há potencial para melhorias significativas na função da CFTR. As melhorias registradas em ensaios laboratoriais indicam que isso poderia se traduzir em melhores resultados para pacientes com fibrose cística causada por mutações específicas.
Embora os tratamentos existentes tenham feito um impacto significativo para muitos pacientes, aqueles com certas mutações ainda têm opções limitadas. Essa pesquisa oferece esperança para desenvolver novas estratégias que poderiam ajudar essas pessoas, focando nos aspectos únicos de suas variantes genéticas.
Direções Futuras
À medida que os pesquisadores continuam a estudar a fibrose cística, eles estão otimistas sobre o potencial de novas terapias que visem mutações específicas. A abordagem de usar modificações de mRNA juntamente com corretores e potenciadores representa um passo promissor. Estudos em andamento visam refinar essas técnicas e reunir mais dados sobre sua eficácia.
Ao continuar a inovar nos tratamentos para fibrose cística, os pesquisadores esperam melhorar a qualidade de vida das pessoas que vivem com essa doença desafiadora e oferecer novas oportunidades de esperança para terapias futuras.
Título: Upregulation of a nonsense mediated decay (NMD) insensitive CFTR mRNA isoform has therapeutic potential for the treatment of 3 Prime CFTR PTC variants
Resumo: BackgroundNonsense or Premature Termination Codon (PTC) mutations of the CFTR gene are pathogenic and found in [~]10% of North American people with cystic fibrosis. PTC mutations induce Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD), leading to a substantial ([~]80-90%) reduction in full-length mRNA. This reduction is a key contributor to PTC mutation-related pathology. Various approaches to evade NMD and preserve the impacted mRNA transcript have been explored but have not progressed to clinical development, leaving NMD a significant hurdle for PTC readthrough therapy. MethodsAntisense oligonucleotides (ASOs) were tiled across intron 22 splice donor (SD) and acceptor (SA) sites of the CFTR gene. Immortalized airway cells were treated with SD and SA ASOs, and those yielding the greatest increase in a CFTR NMD-insensitive mRNA isoform (e22 trunc mRNA) were tested in combinations. Top SD/SA ASO pairs were assessed for their impact on e22 trunc mRNA via ddPCR, e22 trunc protein via western blot, and CFTR-mediated chloride (Cl-) transport via transepithelial electrophysiological measurements in immortalized and primary human bronchial epithelial (hBE) cell cultures. ResultsWe demonstrate that e22 trunc mRNA generates a truncated CFTR protein whose Cl- transport function can be enhanced with elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor (ETI) treatment. ASO and ETI treatment in combination restore [~]20% and 25% of wild-type CFTR Cl- transport function in immortalized epithelial and primary hBE cells homozygous for CFTR W1282X, respectively. ConclusionsThis study lays the groundwork for advancing ASO-mediated upregulation of e22 trunc mRNA and protein as a therapeutic approach for cystic fibrosis caused by 3-terminal CFTR PTC mutations.
Autores: Normand E Allaire, M. Armstrong, J. S. Yoon, P. Bhatt, J. Harrington, Y. Cheng, H. Valley, C. Macadino, H. Bihler, A. Sivachenko, M. Mense, C. Cotton
Última atualização: 2024-07-03 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601512
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.01.601512.full.pdf
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