Células-tronco do sangue humano geneticamente 'editadas'
20/11/2014

Pesquisadores do Harvard Stem Cell Institute (HSCI) nos hospitais Massachusetts General Hospital (MGH) e Boston Children Hospital (BCH), pela primeira vez usaram uma técnica relativamente nova de edição genética para criar o que poderia ser uma técnica eficaz para bloquear o HIV evitando que ele invada e destrua o sistema imunológico dos pacientes.
Este é o primeiro relatório publicado por um grupo que usou a tecnologia CRISPR Cas para editar com eficiência e precisão genes clinicamente relevantes fora das células coletadas diretamente das pessoas, neste caso, o sangue humano formando células-tronco e células-T.
Apesar de que os pesquisadores acham que esta nova abordagem terapêutica do HIV poderia estar pronta para testes de segurança em humanos em menos de cinco anos, eles ofereceram três pontos fortes de cautela:
O primeiro e mais óbvio é que eles poderiam encontrar complicações inesperadas; o segundo é que a história da epidemia de HIV/AIDS está cheia de "curas" que acabam por não ser tais; e, finalmente, mesmo que esta nova abordagem funcione perfeitamente, ela vai exigir desenvolvimentos adicionais a aplicar nas áreas do mundo que foram os mais atingidas pela epidemia.
O trabalho, liderado por Chad Cowan, e Derrick Rossi, professores associados no Departamento de Células-Tronco e Biologia Regenerativa da Universidade de Harvard, é destaque na capa da edição de hoje da revista Cell Stem Cell.
O HIV atinge especificamente as células T, uma parte principal do sistema imunológico baseado no sangue, e entra através de um receptor de genes chamado CCR5 que serve como uma porta de entrada para as células. Uma vez no interior das células T, o HIV se replica e mata as células do hospedeiro, deixando os pacientes vulneráveis a uma variedade de infecções oportunistas.
Usando a tecnologia de edição de genes CRISPR Cas, as equipes Cowan e Rossi bloquearam o receptor CCR5 nas células-tronco do sangue e eles mostraram que poderiam dar origem a células sanguíneas diferenciadas sem o CCR5. Em teoria, afirmam, essas células-tronco editadas poderiam ser introduzidas em pacientes com HIV através de transplante de medula óssea, o procedimento utilizado para o transplante de células-tronco do sangue em pacientes com leucemia, para dar origem a sistemas imunológicos resistentes ao HIV.
"Nós mostramos que é possível bloquear o CCR5 muito eficazmente, que as células ainda são funcionais, e foi feito um sequenciamento muito profundo para mostrar que não havia mutações indesejadas, por isso parece ser seguro", disse Cowan, acrescentando que "obviamente, ainda há muito mais trabalho a fazer.
"O próximo passo são os testes em animais, em colaboração com o Ragon Institute no Mass General", disse Cowan. "Existem modelos excelentes de ratos aos que é possível dar um sistema imunológico humano e depois infectar com o HIV. Podemos dar nossas células para os ratos e ver se eles estão protegidos contra o HIV. " Uma vez que esses estudos forem concluídos, e se eles forem bem-sucedidos e não surgirem complicações, o próximo passo seria solicitar para a Food and Drug Administration dos EUA para lançar a fase I de estudos em humanos, que são desenhados exclusivamente para testar a segurança de novos tratamentos. Cowan disse que é muito cedo para prever em quanto tempo tais estudos poderiam começar.
David Scadden, hematologista / oncologista que é simultaneamente codiretor do HSCI e diretor do Centro de Medicina Regenerativa no MGH, chamou o novo trabalho "um primeiro grande passo em dilucidar mediante a edição o que faz com que as células humanas sejam vulneráveis ao HIV. Isto torna possível a ideia de que as próprias células do sistema imunológico de uma pessoa possam atacar o HIV sem ser suscetíveis a ele. Uma vez que isso foi feito em células-tronco, todo o sistema imunológico pode ser resistente ao vírus. Esse é um conceito poderoso.
"Isso é algo que é absolutamente necessário levar à fase clínica", disse Scadden, que também é copresidente do SCRB. Ele observou que "estudos relacionados para melhorar a segurança e a facilidade de transplante de células-tronco serão necessários para aplicar este trabalho para um amplo grupo de pacientes, mas uma doação generosa de um filantropo do MGH permitiu reunir as equipes de edição de genes e transplante de células tronco em para realizar justamente isso."
O que torna este trabalho especialmente promissor é que pode criar uma maneira de fazer em um grande número de pacientes o que foi feito por Timothy Ray Brown, o "paciente de Berlim". Médicos em Berlim proporcionaram a Brown, que sofria de ambas doenças HIV-AIDS e leucemia, o transplante de medula óssea obtida a partir de alguém com um defeito genético raro que deixou a pessoa livre do receptor CCR5. Por seis anos desde que recebeu o transplante, Brown foi declarado como livre de HIV, e pensa-se que é o único paciente já "curado" de HIV-AIDS. Se bem-sucedido, o tratamento de terapia genética proposto por Cowan e Rossi poderia conseguir o mesmo.
Cowan disse que o experimento era típico do trabalho realizado em HSCI. O grupo do biólogo de células-tronco tinha apenas "começado o ensaio com o sistema CRISPR, e eu estava conversando com Derrick, que é um especialista em células-tronco do sangue, e decidimos que deveríamos tentar fazer isto." Assim, Cowan e seu grupo fizeram a edição de genes em células-T, enquanto que o grupo de Rossi teve como foco as células-tronco formadoras de sangue.
"CRISPR foi muito utilizado por quase dois anos, e cada vez mais relatórios notam a alta eficácia na linha de células A ou linha de células B. Ninguém ainda havia informado sobre a eficácia ou utilidade do CRISPR em células-tronco do sangue primárias", disse Rossi, cujo laboratório se encontra no Programa em Medicina Celular e Molecular do Hospital Infantil de Boston. "Mas a maioria dos pesquisadores concorda que o sangue será o primeiro tecido alvo para terapias baseadas na edição de genes. Você pode tomar as células-tronco formadoras de sangue de um paciente, editá-las e transplantá-las de volta."
Em seu artigo Stem Cell Cell, Rossi e Cowan mostraram que eles podiam editar β2m de células T e CCR5 de células-tronco/progenitoras hematopoiéticas (HSPCs) de forma eficiente, previsível, e com precisão. Eles ainda mostraram que HSPCs editadas podiam continuar produzindo a gama normal de células imunológicas e do sangue.
A dupla também respondeu às preocupações sobre o quão exato é o CRISPR.
"Houve um par de trabalhos sugerindo que CRISPR tem alta atividade fora do alvo", explicou Rossi. "Decidimos testar a sua precisão em células-tronco formadoras de sangue primárias com menos de seis condições experimentais diferentes."
A equipe sequenciou rm profundidade (uma média de 3400 passes de sequenciamento, em comparação com os 50 usados geralmente para o sequenciamento do genoma completo) locais no genoma que poderiam possivelmente confundir CRISPR ao tentar editar CCR5 fora das HSPCs. Eles descobriram que o risco do sistema de fazer cortes aberrantes foi efetivamente zero. Ao mesmo tempo, o direcionamento pretendido de CCR5 foi extraordinariamente alto. "Estes resultados fornecem evidências pré-clínicas quanto a que a versão 1.0 do CRISPR, quando usada criteriosamente em células-tronco formadoras de sangue, poderia em breve estar pronta para os pacientes", disse Rossi
Referências:
Rossi D. et al, Efficient Ablation of Genes in Human Hematopoietic Stem and Effector Cells using CRISPR/Cas9. Cell Stem Cell. Volume 15, Issue 5, p643–652, 6 November 2014
Fonte: Science Daily/ MedCenter