p Os cientistas da Salk criaram uma nova versão da tecnologia de edição do genoma CRISPR / Cas9 que lhes permite ativar genes sem criar quebras no DNA, potencialmente contornar um grande obstáculo ao uso de tecnologias de edição de genes para tratar doenças humanas. p A maioria dos sistemas CRISPR / Cas9 funcionam criando "quebras de fita dupla" (DSBs) em regiões do genoma direcionadas para edição ou exclusão, mas muitos pesquisadores se opõem à criação de tais quebras no DNA de humanos vivos. Como prova de conceito, o grupo Salk usou sua nova abordagem para tratar várias doenças, incluindo diabetes, doença renal aguda, e distrofia muscular, em modelos de mouse.

p "Embora muitos estudos tenham demonstrado que o CRISPR / Cas9 pode ser aplicado como uma ferramenta poderosa para terapia genética, há preocupações crescentes em relação às mutações indesejadas geradas pelas rupturas de fita dupla por meio desta tecnologia, "diz Juan Carlos Izpisua Belmonte, professor do Laboratório de Expressão Genética de Salk e autor sênior do novo artigo, publicado em Célula em 7 de dezembro, 2017. "Conseguimos contornar essa preocupação."

p No sistema CRISPR / Cas9 original, a enzima Cas9 é acoplada a RNAs guia que a direcionam para o ponto certo no genoma para criar DSBs. Recentemente, alguns pesquisadores começaram a usar uma forma "morta" de Cas9 (dCas9), que ainda pode atingir locais específicos no genoma, mas não corta mais o DNA. Em vez de, O dCas9 foi acoplado a domínios de ativação transcricional - interruptores moleculares - que ativam genes-alvo. Mas a proteína resultante - dCas9 ligada aos interruptores ativadores - é muito grande e volumosa para caber no veículo normalmente usado para fornecer esses tipos de terapias às células em organismos vivos, nomeadamente vírus adeno-associados (AAVs). A falta de um sistema de entrega eficiente torna muito difícil o uso dessa ferramenta em aplicações clínicas.

p A equipe de Izpisua Belmonte combinou Cas9 / dCas9 com uma gama de interruptores ativadores diferentes para descobrir uma combinação que funcionou mesmo quando as proteínas não estavam fundidas entre si. Em outras palavras, Cas9 ou dCas9 foi empacotado em um AAV, e os interruptores e os RNAs de guia foram empacotados em outro. Eles também otimizaram os RNAs guia para garantir que todas as peças terminassem no local desejado no genoma, e que o gene alvo foi fortemente ativado.

p "Todos os componentes trabalham juntos no organismo para influenciar os genes endógenos, "diz Hsin-Kai (Ken) Liao, pesquisador da equipe do laboratório Izpisua Belmonte e co-autor do novo artigo. Desta maneira, a tecnologia opera epigeneticamente, o que significa que influencia a atividade do gene sem alterar a sequência de DNA.

p Para testar o método, os pesquisadores usaram modelos de ratos de lesão renal aguda, diabetes tipo 1 e uma forma de distrofia muscular. Em cada caso, eles projetaram seu sistema CRISPR / Cas9 para aumentar a expressão de um gene endógeno que poderia reverter os sintomas da doença. No caso de doença renal, eles ativaram dois genes conhecidos por estarem envolvidos na função renal, e observaram não apenas níveis aumentados das proteínas associadas a esses genes, mas melhorou a função renal após uma lesão aguda. Para diabetes tipo 1, o objetivo deles era aumentar a atividade de genes que poderiam gerar células produtoras de insulina. Mais uma vez, o tratamento funcionou, redução dos níveis de glicose no sangue em um modelo de rato de diabetes. Para distrofia muscular, os pesquisadores expressaram genes que já haviam demonstrado reverter os sintomas da doença, incluindo um gene particularmente grande que não pode ser facilmente entregue por meio de terapias genéticas tradicionais mediadas por vírus.

p "Ficamos muito animados quando vimos os resultados em ratos, "acrescenta Fumiyuki Hatanaka, um associado de pesquisa no laboratório e co-primeiro autor do artigo. "Podemos induzir a ativação do gene e ao mesmo tempo ver mudanças fisiológicas."

p A equipe de Izpisua Belmonte agora está trabalhando para melhorar a especificidade de seu sistema e aplicá-lo a mais tipos de células e órgãos para tratar uma ampla gama de doenças humanas, bem como para rejuvenescer órgãos específicos e reverter o processo de envelhecimento e condições relacionadas com a idade, como perda auditiva e degeneração macular. Mais testes de segurança serão necessários antes dos testes em humanos, eles dizem.