Cientistas regeneram células ciliadas que permitem a audição, se aproximando de uma terapia genética para perda auditiva
A perda auditiva afeta cerca de 430 milhões de pessoas em todo o mundo, e espera-se que esses números cresçam à medida que a população envelhece.
Mais de 90 por cento dos indivíduos afetados têm perda auditiva neurossensorial, causada por danos no ouvido interno e destruição das células ciliadas responsáveis pela transmissão de sons ao cérebro.
As células ciliadas não podem ser regeneradas em mamíferos, incluindo humanos, porque, ao contrário de outras células do corpo, quaisquer células ciliadas remanescentes no ouvido interno não podem se dividir e outras células do ouvido interno não podem se converter em novas células ciliadas. Espécies como peixes, pássaros e répteis, no entanto, possuem essa habilidade.
Por esse motivo, tratamentos eficazes para perda auditiva em humanos têm escapado da medicina, e a perda de células ciliadas, que pode ser causada pelo envelhecimento, exposição ao ruído e outros fatores, torna a perda auditiva de um indivíduo permanente.
Agora, cientistas da Harvard Medical School no Mass Eye and Ear estão esperançosos de ter desenvolvido uma solução para lidar com essa limitação de longa data.
Uma equipe de pesquisa liderada por Zheng-Yi Chen, professor associado de otorrinolaringologia da HMS e cientista associado dos Laboratórios Eaton-Peabody no Mass Eye and Ear, relatou a criação de um coquetel de diferentes moléculas semelhante a um medicamento que regenerou com sucesso as células ciliadas em um modelo de camundongo a partir da reprogramação de uma série de vias genéticas dentro do ouvido interno.
Os pesquisadores esperam que suas novas descobertas, publicadas na revista PNAS, possam um dia abrir caminho para ensaios clínicos de uma terapia genética que pode ser administrada a pessoas com perda auditiva.
“Essas descobertas são extremamente empolgantes porque, ao longo da história do campo da perda auditiva, a capacidade de regenerar as células ciliadas no ouvido interno tem sido o santo graal”, disse Chen. “Agora temos um coquetel semelhante a um medicamento que mostra a viabilidade de uma abordagem que podemos explorar para futuras aplicações clínicas”.
Anteriormente, a equipe de pesquisa de Chen estudou peixes-zebra e galinhas para descobrir quais vias eram responsáveis por induzir a divisão celular necessária para regenerar novas células ciliadas. Eles descobriram que duas vias de sinalização molecular, Myc e Notch, eram cruciais para esse processo.
Em um estudo publicado em 2019, a equipe mostrou pela primeira vez que, quando essas vias foram ativadas em camundongos transgênicos adultos, as células remanescentes do ouvido interno poderiam se dividir e desenvolver características de células ciliadas.
As novas células continham canais de transdução que retransmitem sinais sonoros e a capacidade de formar conexões com neurônios auditivos – processos essenciais para a audição.
Embora fosse uma descoberta emocionante na época, tal abordagem não era diretamente traduzível para as pessoas, de acordo com Chen. Ao contrário dos camundongos transgênicos, os humanos não podem ter as vias Myc e Notch ligadas como um interruptor de luz.
Uma terapia medicamentosa, explicou ele, teria que ser introduzida no ouvido interno para ativar as vias Myc e Notch.
Leia sobre "Surdez: como é" e "Novas perspectivas no tratamento da surdez neurossensorial".
Estudos anteriores mostraram que um composto químico chamado ácido valproico (ou valproato de sódio) pode ativar a via Notch, no entanto, não existe nenhuma molécula para ativar eficazmente a via Myc. Isso levou os pesquisadores a procurar moléculas de medicamentos que podem alterar as vias a jusante que ligam e desligam quando a Myc é ativada.
Por meio do sequenciamento de RNA de célula única, eles descobriram que a ativação de Myc e Notch levava a um efeito cascata no qual duas outras vias, Wnt e cAMP, eram ativadas. É importante ressaltar que eles encontraram compostos químicos que podem ativar diretamente a Wnt e a cAMP.
Eles então usaram pequenas moléculas biológicas chamadas pequenos RNAs interferentes (siRNAs) para remover genes a jusante que suprimiam a ativação da via Myc.
“Pense em um freio ao dirigir um carro”, explicou Chen. “Se o freio estiver sempre acionado, você não pode dirigir. Encontramos um siRNA que poderia remover o freio nessa via genética”.
Os pesquisadores então combinaram os compostos químicos e as moléculas de siRNA em um coquetel semelhante a um medicamento. Eles o entregaram ao ouvido interno de um camundongo adulto normal com células ciliadas danificadas – uma distinção importante, já que camundongos não transgênicos de tipo selvagem seriam mais traduzíveis para humanos.
Eles ainda entregaram o gene Atoh1 por meio de uma abordagem de terapia genética que utiliza um adenovírus inofensivo no ouvido interno tratado com coquetel.
Surpreendentemente, eles descobriram que esse coquetel semelhante a um medicamento combinado com adenovírus ativou as vias Myc e Notch, o que levou à regeneração de novas células ciliadas. Eles verificaram que as células ciliadas eram funcionais por meio de imagens avançadas e outras técnicas.
Estudos como o de Chen mostram a promessa da terapia genética para o tratamento de doenças incuráveis, como a perda auditiva.
A reprogramação por moléculas semelhantes a medicamentos leva à regeneração de células semelhantes a células ciliadas da cóclea em camundongos adultos
Importância
A perda auditiva afeta milhões de pessoas sem um único medicamento aprovado pela FDA para tratamento. A perda das células sensoriais do ouvido interno, as células ciliadas, é considerada uma das causas mais comuns de perda auditiva que geralmente é permanente.
Essa perda não pode ser compensada pelas células de suporte diferenciadas terminalmente, que não se transdiferenciam prontamente em novas células ciliadas na cóclea de camundongos adultos.
Usando sequenciamento de RNA (RNA-seq) de célula única, exames de imagens avançados, eletrofisiologia e rastreamento de linhagem, pesquisadores identificaram uma combinação (o coquetel) de moléculas semelhantes a medicamentos compostas de pequenas moléculas e siRNAs que reprogramam efetivamente células de suporte de tipo selvagem totalmente maduras para a regeneração de células semelhantes a células ciliadas em um modelo de camundongo com perda de células ciliadas, representando um passo à frente para a restauração da audição por regeneração de células ciliadas.
Resumo
Estratégias para superar danos e perdas irreversíveis das células ciliadas (CC) cocleares em mamíferos são de vital importância para a recuperação auditiva em pacientes com perda auditiva permanente. Na cóclea de mamíferos maduros, a co-ativação de Myc e Notch1 reprograma as células de suporte (CS) e promove a regeneração de CC.
A compreensão dos mecanismos subjacentes pode ajudar no desenvolvimento de uma abordagem clinicamente relevante para alcançar a regeneração de CC na cóclea madura não transgênica.
Por meio de RNAseq de célula única, mostrou-se que MYC/NICD “rejuvenesce” a cóclea de camundongos adultos ativando múltiplas vias, incluindo Wnt e o ativador de ciclase de AMP cíclico (cAMP), cujo bloqueio suprime a regeneração de células semelhantes a CC, apesar da ativação de Myc/Notch.
Os pesquisadores rastrearam e identificaram uma combinação (o coquetel) de moléculas semelhantes a medicamentos compostas de pequenas moléculas e pequenos RNAs interferentes para ativar as vias Myc, Notch1, Wnt e cAMP.
Mostrou-se que o coquetel substitui efetivamente os transgenes Myc e Notch1 e reprograma CSs de tipo selvagem (TS) totalmente maduras para regeneração de células semelhantes a CC in vitro.
Finalmente, demonstrou-se que o coquetel é capaz de reprogramar a cóclea adulta para a regeneração de células semelhantes a CC em camundongos de TS com perda de CC in vivo.
Esse estudo identifica uma estratégia por uma abordagem clinicamente relevante para reprogramar o ouvido interno maduro para regeneração de células semelhantes a células ciliadas, estabelecendo as bases para a restauração auditiva por regeneração de células ciliadas.
Veja também sobre "Deficiência auditiva" e "Genética - conceitos básicos".
Fontes:
PNAS, publicação em 17 de abril de 2023.
Harvard Medical School, notícia publicada em 19 de abril de 2023.