A entrega direcionada de RNAm levará a curas mais baratas para muitas doenças

A tecnologia das vacinas de RNAm para Covid-19 pode ser adaptada para fornecer material genético às células-tronco do sangue na medula óssea, mostram estudos em animais descritos em artigo na revista Science. Isso deve levar a tratamentos melhores e mais baratos para uma ampla gama de condições, desde distúrbios hereditários e doenças infecciosas, como o HIV, até mesmo o envelhecimento.

“Com uma única injeção, você pode modificar o destino das células”, diz Stefano Rivella, do Hospital Infantil da Filadélfia e um dos autores do artigo publicado. “Este é o futuro da medicina. O céu é o limite.”

RNAsm, ou RNAs mensageiros, carregam instruções para a produção de proteínas. Eles podem ser feitos para instruir as células a produzir qualquer proteína que quisermos, incluindo aquelas necessárias para as várias formas de edição do genoma por CRISPR. Ser capaz de entregar RNAsm dentro de células-tronco do sangue, portanto, abre uma vasta gama de possibilidades.

As células-tronco na medula óssea produzem muitos tipos de células, incluindo glóbulos vermelhos e as células imunológicas que combatem doenças. Algumas doenças hereditárias que afetam as células do sangue, desde a talassemia beta até a imunodeficiência combinada grave, já podem ser curadas com a retirada de células-tronco do sangue de um indivíduo, corrigindo as mutações que as causam e substituindo as células da medula óssea. Por exemplo, espera-se que um tratamento de edição genética CRISPR para doença falciforme seja aprovado em breve.

Mas há dois problemas principais com essa abordagem. Em primeiro lugar, a natureza personalizada do tratamento torna-o muito demorado e dispendioso.

Em segundo lugar, antes que as células-tronco do sangue modificadas sejam devolvidas ao corpo, algumas das células-tronco do sangue existentes na medula óssea devem ser mortas para abrir espaço para elas. Isso é feito com drogas altamente tóxicas que podem causar efeitos colaterais graves e geralmente deixam as pessoas inférteis.

Modificar as células-tronco do sangue dentro do corpo pode resolver esses dois problemas, então muitas equipes ao redor do mundo estão trabalhando nisso.

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Rivella e seus colegas começaram com pequenas bolas gordurosas encontradas em vacinas de RNAm chamadas nanopartículas lipídicas. Quando injetadas nos músculos, essas nanopartículas entregam RNAsm às células musculares, que então produzem as proteínas codificadas pelos RNAsm por alguns dias até que os RNAsm se quebrem.

Se as nanopartículas lipídicas forem injetadas na corrente sanguínea, quase todas elas serão absorvidas pelas células do fígado. Isso pode ser útil para tratar doenças do fígado, mas é um problema para a maioria das outras condições. Para colocar as nanopartículas nas células-tronco do sangue, a equipe anexou anticorpos que se ligam a uma proteína encontrada na superfície das células-tronco.

Ao contrário dos vírus que alguns grupos usaram para entregar RNAm nas células, as nanopartículas lipídicas podem transportar RNAsm muito grandes. “Até agora, o que queríamos encapsular, conseguimos”, diz Hamideh Parhiz, da Universidade da Pensilvânia.

Rivella, Parhiz e seus colegas fizeram uma série de experimentos em camundongos para mostrar que essas nanopartículas lipídicas direcionadas a anticorpos podem fornecer RNAsm para células-tronco do sangue. Por exemplo, depois de injetar nanopartículas contendo RNAsm que codificam uma proteína brilhante chamada luciferase, as células da medula óssea nos fêmures dos camundongos se iluminaram.

Até 60% das células-tronco foram modificadas, diz Rivella. Muitas células do fígado também se iluminaram, porque as nanopartículas lipídicas direcionadas aos anticorpos ainda foram absorvidas pelas células do fígado. Para muitos propósitos, isso não importa, diz ele. Por exemplo, não é um problema se as mutações que causam a doença falciforme forem consertadas no fígado, bem como na medula óssea.

Mas, para alguns propósitos, isso importa. Assim, a equipe adicionou um “interruptor” aos RNAsm que é desligado por uma molécula encontrada apenas nas células do fígado. Isso impediu que o fígado produzisse luciferase, mas a medula óssea ainda a produziu.

Em seguida, os pesquisadores usaram essa abordagem para fornecer um RNAm que causa o suicídio celular para matar as células-tronco do sangue sem prejudicar outros tecidos. Isso significa que a técnica pode substituir as drogas altamente tóxicas usadas atualmente para “abrir espaço” para transplantes de medula óssea, eliminando os efeitos colaterais.

“Esta é uma união de avanços tecnológicos fenomenais que não apenas melhorarão as abordagens curativas para doenças genéticas nos países bem desenvolvidos, mas também prometem acesso global”, diz Suk See De Ravin, do National Institutes of Allergy and Infectious Diseases em Maryland, Estados Unidos, que trabalha com terapias genéticas.

Outro uso potencial da técnica seria para “doping genético” nos esportes; por exemplo, aumentando a produção de glóbulos vermelhos para transportar mais oxigênio pelo corpo, de maneiras que seriam difíceis de detectar.

No artigo publicado, os pesquisadores relatam a modificação in vivo de células-tronco hematopoiéticas por entrega de RNAm.

Eles contextualizam que as células-tronco hematopoiéticas (CTHs) são a fonte de todas as células sanguíneas ao longo da vida de um indivíduo. As CTHs doentes podem ser substituídas por CTHs geneticamente modificadas ou saudáveis por meio de transplante de CTH (TCTH). No entanto, os protocolos atuais carregam efeitos colaterais importantes e têm acesso limitado.

Desenvolveu-se então a CD117/LNP–RNA mensageiro (RNAm), uma nanopartícula lipídica (NPL) que encapsula RNAm e é direcionada ao receptor do fator de células-tronco (CD117) em CTHs.

A entrega do sistema de edição baseado em CD117/LNP anti-humano produziu correção quase completa de células falciformes hematopoiéticas. Além disso, a entrega in vivo de RNAm de PUMA (modulador da apoptose suprarregulado por p53) pró-apoptótico com CD117/LNP afetou a função de CTH e permitiu o condicionamento não genotóxico para TCTH.

A capacidade de direcionar CTHs in vivo oferece um regime de condicionamento não genotóxico para TCTH, e essa plataforma pode ser a base da edição do genoma in vivo para curar distúrbios genéticos, o que anularia a necessidade de TCTH.

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Fontes:
Science, Vol. 381, Nº 6656, em 27 de julho de 2023.
New Scientist, notícia publicada em 27 de julho de 2023.